ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΚΑΙ ΣΕΙΣΜΟΣ- ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΚΑΤ'ΕΠΙΛΟΓΗΝ ΜΑΘΗΜΑ 6ου εξ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΤΟΥΛΙΑΤΟΣ ΟΜ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ε.Μ.Π.

Transcript

1 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΚΑΙ ΣΕΙΣΜΟΣ- ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΚΑΤ'ΕΠΙΛΟΓΗΝ ΜΑΘΗΜΑ 6ου εξ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΤΟΥΛΙΑΤΟΣ ΟΜ. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ε.Μ.Π.

2 Σελίδα 2 Σημειώσεις για το Μάθημα

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΣΕΙΣΜΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Η ΣΧΕΣΗ ΤΟΥ ΔΟΜΗΜΕΝΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΜΕ ΤΑ ΣΕΙΣΜΙΚΑ ΦΟΡΤΙΑ Η ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΣΤΟΝ ΣΕΙΣΜΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΠΟΥ ΚΑΘΟΡΙΖΟΥΝ ΤΗΝ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΟΥΣ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΟΝ ΣΕΙΣΜΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΑΡΧΙΚΗΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΒΑΣΙΚΑ ΣΗΜΕΙΑ ΠΡΟΣΟΧΗΣ ΣΤΗΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΤΗΣ ΑΡΧΙΚΗΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΜΗ ΦΕΡΟΝΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΕΝΟΣ ΚΤΙΡΙΟΥ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟΝ ΣΕΙΣΜΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΑΡΜΟΣ ΜΕΤΑΞΥ ΔΥΟ ΓΕΙΤΟΝΙΚΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 Η ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΝΟΟΤΡΟΠΙΑ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΗΝ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 Η ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΚΑΙ Ο ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΙΣΤΟΡΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ & ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 3

4 Σελίδα 4 Σημειώσεις για το Μάθημα

5 Εισαγωγικό Σημείωμα Από μόνη της η λέξη σεισμός προκαλεί αισθήματα φόβου και ανασφάλειας σε κάθε έναν από εμάς που κατοικούμε σε σεισμογενείς χώρες. Παρ όλα αυτά, το σεισμικό φαινόμενο δεν αποτελεί τίποτε περισσότερο από μία φυσική έκλυση ενέργειας, και αποτελεί απειλή για τον ανθρώπινο παράγοντα, μόνο εφ όσον πλήξει κατοικημένες περιοχές. Στις αρχές του 20 ου αιώνα, σε λιγότερο από έναν στους τρεις μεγάλους σεισμούς παγκοσμίως σημειωνόταν απώλεια ανθρώπινης ζωής. Στο πέρασμα των ετών, ο αριθμός αυτός αυξήθηκε σταδιακά, ώσπου στα 1990, δύο στους τρεις μεγάλους σεισμούς προκαλούσαν απώλεια ανθρωπίνων ζωών. Αυτό αποδόθηκε στο γεγονός ότι ο 20 ος αιώνας χαρακτηρίστηκε από μία αύξηση του πληθυσμού του πλανήτη χωρίς προηγούμενο, κάτι που είχε σαν φυσικό επακόλουθο την αύξηση του αριθμού και του μεγέθους των πόλεων και των οικισμών σε όλον τον κόσμο. Επομένως, καθώς αυξήθηκε ο αριθμός και το μέγεθος των ανθρώπινων κοινωνιών σε όλο τον πλανήτη, κατοικήθηκαν περιοχές μέχρι πρόσφατα ακατοίκητες, αυξήθηκαν κατ επέκτασιν και οι πιθανότητες για μαζικές σεισμικές καταστροφές. Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι για την χρονική περίοδο έχουν επίσημα καταγραφεί 1100 φονικοί σεισμοί σε όλο τον κόσμο, με απολογισμό καταγεγραμμένους νεκρούς, οι μισοί εκ των οποίων εντοπίζονται σε μία και μόνη χώρα, την Κίνα (εκτός του ότι είναι μία από τις πιο πυκνοκατοικημένες και πολυπληθείς χώρες του κόσμου, το δυτικό της τμήμα είναι εξαιρετικά σεισμογενές). Υπολογίζεται μάλιστα ότι περίπου 200 μεγάλης έντασης σεισμοί λαμβάνουν χώρα στον κόσμο ανά δεκαετία, περίπου 20 δηλαδή το χρόνο, εκ των οποίων μόλις το 10% - 20% παρουσιάζει επίκεντρο σε θαλάσσιες περιοχές, μακριά από κατοικημένες περιοχές, ενώ υπάρχει και ένα ποσοστό σεισμών οι οποίοι δεν είναι επικίνδυνοι, καθώς έχουν πολύ μεγάλο εστιακό βάθος ή πλήττουν ακατοίκητες ή αραιοκατοικημένες περιοχές. Όπως προαναφέραμε, ο σεισμός είναι ενέργεια, και ως εκ τούτου δεν έχει υλική υπόσταση. Αυτό που δίνει υπόσταση στο σεισμό και μάλιστα τον καθιστά εξαιρετικά επικίνδυνο για τον άνθρωπο, είναι το δομημένο περιβάλλον. Έτσι, το 75% των θανάτων που προέρχονται από σεισμούς, οφείλεται στην κατάρρευση κτιρίων. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι, σε οικονομικά αναπτυγμένες χώρες, στις οποίες το δομημένο περιβάλλον στο σύνολό του είναι υψηλής ποιότητας και βασίζεται στην αντισεισμική τεχνολογία, όπως είναι η Ιαπωνία και οι Η.Π.Α., οι απώλειες μετά από σεισμό οφείλονται περισσότερο στην αστοχία μη φερόντων δομικών στοιχείων των κατασκευών (δηλ. αποκολλήσεις δομικών στοιχείων προσόψεων, καταρρεύσεις τοιχοπετασμάτων, ανατροπή βαρέων αντικειμένων κ.λ.π.) ή γενικότερα σε ατυχήματα που προκαλούνται από το σεισμό (π.χ. πυρκαγιές), ακόμη και σε ελεύθερες πτώσεις ανθρώπων σε κατάσταση πανικού από μπαλκόνια, όχι όμως τόσο στις καταρρεύσεις κτιρίων, καθώς αυτές είναι περιορισμένες σε αριθμό. Καθώς προβλέπεται ότι, όπως συνέβη τον 20 ο αιώνα, έτσι και τον 21 ο αιώνα ο πληθυσμός της γης θα συνεχίσει να αυξάνεται με έντονους ρυθμούς, αβίαστα απορρέει το συμπέρασμα ότι, εάν δεν ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα, στις επόμενες δεκαετίες θα σημειωθούν ακόμη μεγαλύτερες σεισμικές καταστροφές. Ο άνθρωπος των οικονομικά ανεπτυγμένων χωρών το συνειδητοποίησε αυτό αρκετά νωρίς, και έτσι καθώς η σεισμική επικινδυνότητα αυξανόταν τον περασμένο αιώνα, εκείνος μελετούσε διεξοδικά το φαινόμενο του σεισμού και ασχολήθηκε ιδιαίτερα με την ανάπτυξη της αντισεισμικής προστασίας του δομημένου περιβάλλοντος, κάτι που είχε σαν αποτέλεσμα να μειωθεί ο αριθμός των θυμάτων, από /έτος τα πρώτα 50 χρόνια σε /έτος τα επόμενα 40 χρόνια. Αποδεικνύεται επομένως με βάση αυτό το γεγονός ότι, αν και ο άνθρωπος δεν μπορεί να ελέγξει πλήρως τις καταστροφικές συνέπειες της Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 5

6 σεισμικής δράσης, μπορεί παρ όλα αυτά με την βοήθεια της τεχνολογίας και της ανεπτυγμένης επιστημονικής γνώσης στον τομέα των κατασκευών, να ενισχύσει αντισεισμικά το δομημένο περιβάλλον και να σώσει έτσι ανθρώπινες ζωές. Στα κεφάλαια που ακολουθούν θα προσπαθήσουμε να προσεγγίσουμε το ρόλο του Αρχιτέκτονα ως προς την αντισεισμική θωράκιση μιάς κατασκευής, και κυρίως το κατά πόσο θετική ή αρνητική μπορεί να είναι η συμβολή του σε αυτόν τον τομέα από τα πρώτα κιόλας στάδια της αρχιτεκτονικής σύνθεσης. Στον βασικό πυρήνα του βιβλίου αυτού, προσδιορίζεται η έννοια της αρχικής αρχιτεκτονικής σύνθεσης και εν συνεχεία γίνεται αναφορά σε αρχιτεκτονικές επιλογές που αφορούν όλα σχεδόν τα επίπεδα μιάς κατασκευής (κατόψεις, όψεις, φέροντα οργανισμό, μη φέροντα μέλη, σχέση της με όμορες κατασκευές) και στο πώς αυτές, ανάλογα με τον τρόπο που θα υλοποιηθούν, μπορούν να συμβάλουν στην θετική ή αρνητική συμπεριφορά του κτιρίου, όταν αυτό έρθει αντιμέτωπο με τα σεισμικά φορτία. Επιπλέον, στα τρία πρώτα κεφάλαια παρατίθενται στοιχεία, τα οποία θεωρούμε ότι είναι σημαντικό να γνωρίζει ο σύγχρονος Αρχιτέκτων, και αφορούν το φαινόμενο του σεισμού γενικότερα, το πώς αυτός επηρεάζει τις κατασκευές, καθώς και βασικές ιδιότητες των τελευταίων, οι οποίες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην συμπεριφορά τους κατά την διάρκεια ενός σεισμού. Γίνεται, επίσης, συνοπτική αναφορά σε παραδείγματα ιστορικής και παραδοσιακής αρχιτεκτονικής, τα οποία μας δείχνουν πως οι άνθρωποι που κατοικούσαν στις ίδιες σεισμογενείς περιοχές με εμάς αιώνες πριν, με μόνο όπλο τους την εμπειρία από προηγούμενους σεισμούς την παρατήρηση δηλαδή των καταστροφών που αυτοί επέφεραν στις κατασκευές τους και την ευρηματικότητα, κατάφεραν με τα μέσα της εποχής τους να θωρακίσουν τις κατασκευές τους έναντι του σεισμού με αξιοθαύμαστους τρόπους και μέχρι ενός πολύ υψηλού βαθμού αποτελεσματικότητας. Τίθεται επίσης στο ίδιο κεφάλαιο ο προβληματισμός, το κατά πόσο σήμερα υποτιμάται στην χώρα μας το πρόβλημα της σεισμικής επικινδυνότητας από πλευράς των τεχνικών επιστημόνων, σε αντίθεση με άλλες χώρες (Η.Π.Α, Ιαπωνία), όπου η αντισεισμική τεχνολογία βρίσκεται σε πολύ υψηλά επίπεδα και εξελίσσεται με αμείωτους ρυθμούς. Ελπίζουμε το ανά χείρας πόνημα, συγκεντρώνοντας ένα σύνολο σημαντικών πορισμάτων και παρατηρήσεων από αξιόλογες επιστημονικές εργασίες, να αποτελέσει, αφ ενός ένα εύκολα κατανοητό εγχειρίδιο, το οποίο παρέχει γενικές κατευθύνσεις για μία πρώτη προσέγγιση της έννοιας του αντισεισμικού αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, αφ ετέρου αφορμή για περαιτέρω προβληματισμό και συζήτηση σχετικά με το πώς μπορεί ο σύγχρονος Αρχιτέκτων να προσεγγίσει την έννοια του σεισμικού κινδύνου, αλλά και τον πολύ σημαντικό ρόλο των πρώτων του κατασταλαγμένων συνθετικών ιδεών, ως προς την μελλοντική συμπεριφορά της κατασκευής στο σεισμό, την σπουδαιότητα, δηλαδή, της αρχικής αρχιτεκτονικής σύνθεσης μιάς κατασκευής σε σχέση με τον σεισμικό κίνδυνο. Σελίδα 6 Σημειώσεις για το Μάθημα

7 1. ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΣΕΙΣΜΟΥ 1.1. H ΓΕΝΕΣΗ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ Είναι δεδομένο ότι η μορφή της γης, του πλανήτη μας, αλλάζει συνεχώς. Οι μακροχρόνιες έρευνες των γεωεπιστημόνων, οδήγησαν στην, με σχετική ακρίβεια, αναπαράσταση της εξελικτικής πορείας των ηπείρων μέσα στο χρόνο. Πρώτος, μάλιστα, ο γερμανός μετεωρολόγος Alfred Wegener διατύπωσε, μόλις το 1910 την πασίγνωστη πλέον θεωρία της Ηπειρωτικής Μετακίνησης (Condinental Drift) (Εικ.1.1.1). Σύμφωνα με αυτήν την θεωρία, πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια, οι ήπειροι είχαν τελείως διαφορετική θέση από την σημερινή. Για την ακρίβεια, βρίσκονταν συγκεντρωμένες στο νότιο ημισφαίριο του πλανήτη. Στην συνέχεια, 300 εκατομμύρια περίπου χρόνια αργότερα, δημιουργήθηκε η Πανγαία, μία ενιαία ήπειρος, η οποία βρεχόταν από την Πανθάλασσα. Μάλιστα, επιστημονικά δεδομένα μας υποδεικνύουν ότι η δημιουργία μιάς ενιαίας ηπείρου είχε ξανασυμβεί παλαιότερα τουλάχιστον δύο φορές ακόμα. Πριν από 190 εκατομμύρια χρόνια περίπου, η Πανγαία διασπάστηκε σε δύο μεγάλα τεμάχη, την Λαυρασία και την Γκοντβάνα. Η βαθιά θάλασσα που βρισκόταν ανάμεσά τους ήταν η Τηθύς. Με την σειρά τους, οι δύο αυτές ήπειροι χωρίστηκαν σε μικρότερα τεμάχη, τα οποία άρχισαν να απομακρύνονται το ένα από το άλλο, μία διαδικασία η οποία εξακολουθεί να πραγματοποιείται μέχρι τις μέρες μας. Έτσι, η μορφή της επιφάνειας της γης άλλαζε συνεχώς τα τελευταία 190 εκατομμύρια χρόνια έως ότου πήρε την σημερινή της μορφή. Εικ Η εξελικτική πορεία των ηπείρων μέσα στο χρόνο, σύμφωνα με την θεωρεία του Alfred Wegener. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία / Αθήνα 1999 σελ.12. Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 7

8 Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ Εικ Η δομή της γης πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία Αθήνα 1999 σελ.11. Η γη αποτελείται από τρία διαφορετικά στρώματα, τον φλοιό, τον μανδύα και τον πυρήνα, συνολικού πάχους 6.370χλμ περίπου. Ο φλοιός είναι το στερεό, εξωτερικό περίβλημα της γης. Υπάρχουν δύο είδη φλοιού, ο ηπειρωτικός και ο ωκεάνιος. Το μέσο πάχος του ηπειρωτικού είναι περίπου 35χλμ, κάτω όμως από τις μεγάλες οροσειρές μπορεί να φτάσει τα χλμ. Το μέσο πάχος του ωκεάνιου είναι 7 χλμ. Ο μανδύας είναι το αμέσως επόμενο στρώμα και φτάνει μέχρι το βάθος των 2.900χλμ. Η επιφάνεια που χωρίζει το φλοιό από τον μανδύα, είναι γνωστή με το όνομα Ασυνέχεια Mohorovicic. Ως λιθόσφαιρα χαρακτηρίζεται ένα δύσκαμπτο στρώμα, μέσου πάχους 80χλμ. περίπου, που αποτελείται από τον στερεό φλοιό και μέρος του στερεού ανώτερου μανδύα. Το τμήμα του μανδύα που βρίσκεται κάτω από την λιθόσφαιρα είναι γνωστό ως ασθενόσφαιρα. Κάτω από τον μανδύα υπάρχει ο πυρήνας που φτάνει έως το κέντρο της γης. Ο πυρήνας διακρίνεται σε εξωτερικό (υγρή/ρευστή κατάσταση) και σε εσωτερικό (στερεή κατάσταση) Σήμερα, η παρατήρηση των κινήσεων των λιθοσφαιρικών πλακών, μας δίνει έως κάποιο βαθμό την δυνατότητα να προβλέψουμε την μελλοντική εικόνα της γης, καθώς τμήματα των λιθοσφαιρικών πλακών είναι οι ήπειροι. Η λιθόσφαιρα δεν είναι ενιαία, αλλά απαρτίζεται από ένα σύνολο μεγάλων και μικρότερων πλακών, οι οποίες ολισθαίνουν πάνω στο υποκείμενο παχύρρευστο μανδυακό υλικό (ασθενόσφαιρα), πραγματοποιώντας σχετικές μεταξύ τους κινήσεις. Οι πλάκες αυτές λέγονται λιθοσφαιρικές πλάκες (Εικ ). Τα αίτια κίνησής τους πιθανόν να είναι οι οριζόντιες εφαπτομενικές δυνάμεις που ασκούνται στον πυθμένα τους από τα θερμικά ρεύματα μεταφοράς, τα οποία δημιουργούνται στον ασθενοσφαιρικό μανδύα. Σελίδα 8 Σημειώσεις για το Μάθημα

9 Εικ Η λιθόσφαιρα της γης αποτελείται από επτά μεγάλες πλάκες (Αφρικανική, Ευρασιατική, Ινδο-Αυστραλιανή, Ανταρκτική, πλάκα του Ειρηνικού, Βόρειο-Αμερικανική, Νότιο- Αμερικανική). Υπάρχουν όμως και αρκετές μικρότερες. Οι πλάκες κινούνται προς διαφορετικές διευθύνσεις. Τα βέλη δείχνουν την κίνησή τους. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία / Αθήνα 1999 σελ.12. Η θεωρεία που ερμηνεύει ικανοποιητικά το σύνολο των γεωφυσικών παρατηρήσεων, οι οποίες σχετίζονται με την ενεργό τεκτονική δράση και κατά συνέπεια με την σεισμική δράση, είναι αυτή που περιγράφει την κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών (Εικ ). Σύμφωνα με αυτήν την θεωρεία, οι λιθοσφαιρικές πλάκες αλλού αποκλίνουν, αλλού συγκλίνουν και αλλού η μία κινείται παράλληλα - εφαπτομενικά σε σχέση με την διπλανή της. Στις περιοχές που οι λιθοσφαιρικές πλάκες αποκλίνουν (μεσοωκεάνειες ράχεις) (Εικ ), παρατηρείται μία συνεχής συμπλήρωση του κενού από μάγμα, θερμού δηλαδή ασθενοσφαιρικού υλικού, το οποίο βγαίνει στην επιφάνεια, ψύχεται, στερεοποιείται και οδηγεί έτσι στην δημιουργία νέας λιθόσφαιρας κατά μήκος των δύο πλευρών των ράχεων (π.χ. μεσοωκεάνια ράχη Ατλαντικού ωκεανού, απομάκρυνση Αμερικανικής Αφρικανικής πλάκας.) Εικ Κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών πάνω στην ασθενόσφαιρα. Δημιουργία μεσοωκεάνιας ράχης στις περιοχές απόκλισης πλακών και ζώνης υποβύθισης στις περιοχές σύγκλισης. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία / Αθήνα 1999 σελ.13. Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 9

10 Εικ Δημιουργία μεσοωκεάνιας ράχης σε περιοχή απόκλισης των λιθοσφαιρικών πλακών και άνοδος θερμού υλικού (μάγματος). Η οριζόντια κίνηση των πλακών συμβαίνει κατά μήκος ενός ρήγματος μετασχηματισμού. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός - η γνώση είναι προστασία / Αθήνα 1999 σελ.14. Εικ Δημιουργία τόξου που αποτελείται από ωκεάνια τάφρο, ηφαιστειακό νησιωτικό τόξο και οπισθοτάφρο σε περιοχή υποβύθισης μιάς ωκεάνιας λιθοσφαιρικής πλάκας κάτω από την άλλη. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία / Αθήνα 1999 σελ.14. Στις περιοχές που ολισθαίνουν οριζόντια η μία πλάκα σε σχέση με την άλλη, με την ίδια ή αντίθετη φορά και διαφορετικές ταχύτητες, η κίνηση γίνεται κατά μήκος κατακορύφων ρηγμάτων μετασχηματισμού (Εικ ). Στην περίπτωση της σύγκλισης των πλακών (Εικ ), στα σημεία που συναντώνται οι δύο πλάκες οι οποίες πλησιάζουν η μία την άλλη, δύο πράγματα μπορεί να συμβούν: είτε αυτές θα αρχίσουν να συμπιέζονται, με αποτέλεσμα σιγά σιγά να παραμορφώνονται, όπως για παράδειγμα συμβαίνει με την σύγκρουση της Ινδοαυστραλιανής με την Ευρασιατική πλάκα στην περιοχή της Ινδίας, όπου η παραμόρφωσή τους δημιουργεί το συγκρότημα των Ιμαλαΐων, είτε η πυκνότερη πλάκα από τις δύο θα αρχίσει να βυθίζεται κάτω από την άλλη, μέχρις ότου λιώσει στο θερμό μανδυακό υλικό. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, με την πλάκα του Ειρηνικού, η οποία βυθίζεται κάτω από την Ευρασιατική στην περιοχή της Ιαπωνίας. Η δημιουργία, επομένως, νέου ωκεάνιου φλοιού στις μεσοωκεάνιες ράχεις αντισταθμίζεται με την καταστροφή αντίστοιχης ποσότητας στις περιοχές σύγκλισης των πλακών, οπότε η συνολική επιφάνεια της γης παραμένει σταθερή. Αποτέλεσμα της σχετικής κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών είναι η αργή παραμόρφωση των πετρωμάτων στις παρυφές τους. Για τον λόγο αυτό, στα πετρώματα που βρίσκονται κοντά στις περιοχές αυτές, συσσωρεύονται τεράστια ποσά δυναμικής ενέργειας (ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης πετρωμάτων) και αναπτύσσονται μεγάλες τάσεις που συνεχώς αυξάνουν. Όταν οι τάσεις αυξηθούν τόσο πολύ, ώστε να υπερβούν το όριο αντοχής Σελίδα 10 Σημειώσεις για το Μάθημα

11 του λιθοσφαιρικού υλικού στο σημείο αυτό, επέρχεται θραύση (Εικ ). Ταυτόχρονα, πραγματοποιείται απότομη σχετική κίνηση των δύο τμημάτων που έχουν προκύψει κατά μία επιφάνεια, εώς ότου αυτά ισορροπήσουν σε νέες θέσεις. Η επιφάνεια αυτή αποτελεί το λεγόμενο σεισμικό ρήγμα, το οποίο συνήθως εντοπίζεται σε αρκετά μεγάλο βάθος από την επιφάνεια της γης, ενώ αυτήν την χρονική στιγμή, στην περιοχή της λιθόσφαιρας, γεννιέται ένας σεισμός. Από όλα τα παραπάνω συμπεραίνουμε ότι δεν είναι καθόλου τυχαίο το γεγονός ότι οι περιοχές μέγιστης σεισμικής δράσης συμπίπτουν με τις περιοχές γειτνίασης διαφορετικών πλακών (Εικ ). Εικ Ο μηχανισμός δημιουργίας ενός ρήγματος μετασχηματισμού. πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.95 1ο στάδιο οι λιθοσφαιρικές πλάκες σε κατάσταση ηρεμίας 2ο στάδιο το έδαφος στις παρυφές των λιθοσφαιρικών πλακών αρχίζει να παραμορφώνεται λόγω των τάσεων που αναπτύσσονται από την σχετική κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών 3ο στάδιο όταν οι τάσεις αυξηθούν τόσο πολύ ώστε να υπερβούν το όριο αντοχής του λιθοσφαιρικού υλικού, επέρχεται θραύση 4ο στάδιο ταυτόχρονα με την θραύση πραγματοποιείται απότομη σχετική κίνηση των δύο τμημάτων του εδάφους, κατά μία επιφάνεια (σεισμικό ρήγμα), έως ότου ισορροπήσουν σε νέες θέσεις. Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 11

12 Εικ Οι σεισμοί εντοπίζονται κυρίως στα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών, στις μεσοωκεάνιες ράχεις και στις περιοχές σύγκλισης πλακών. Κάτι αντίστοιχο μπορεί να παρατηρηθεί και για την ηφαιστειότητα. - κόκκινες ζώνες: επίκεντρα σεισμών και ηφαίστεια. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία / Αθήνα 1999 σελ.15. Εικ Επίκεντρα σεισμών και τοποθεσίες ηφαιστείων στο χώρο της Μεσογείου. Είναι προφανές ότι η Ελλάδα και η Ιταλία αποτελούν τις κατ εξοχήν σεισμογενείς χώρες στον ευρωπαϊκό χώρο. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία / Αθήνα 1999 σελ.15.. Ανάμεσα στην πληθώρα των φυσικών φαινομένων και των καταστροφών που έχει βιώσει και εξακολουθεί να βιώνει η ανθρωπότητα μέχρι τις μέρες μας (πλημμύρες, εκρήξεις ηφαιστείων, κατολισθήσεις, θύελλες) κανένα από αυτά δεν έχει προκαλέσει τόσο φόβο και ανασφάλεια από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα, όσο ο σεισμός. Κι αυτό γιατί, ο σεισμός εκδηλώνεται τις περισσότερες φορές εντελώς ξαφνικά και χωρίς προειδοποίηση, ενώ συνήθως δεν υπάρχουν πολλά περιθώρια για προφύλαξη και δράση. Αυτό, άλλωστε, τον διαφοροποιεί από τις άλλες φυσικές καταστροφές. Αξίζει να σημειωθεί ότι περίπου 650 σεισμικά συμβάντα σε όλο τον κόσμο, πρόξενοι μεγάλων καταστροφών, έχουν καταγραφεί από το 1968 μέχρι το 1992, ενώ περισσότερα από 3000 σεισμικά επεισόδια γίνονται ετησίως αντιληπτά σε όλον τον κόσμο (μέγεθος μεγαλύτερο του 5). Πώς ακριβώς ορίζεται όμως ένας σεισμός; Στην Αρχαία Ελλάδα απεδίδετο μυθολογικά στην κίνηση του Εγκέλαδου, που βρισκόταν φυλακισμένος μετά την Τιτανομαχία, ενώ στον Ποσειδώνα αποδίδεται ο τίτλος του ἐνοσίχθονος, ἐνοσιγαίου, σεισίχθονος (ἔνοσις = έντονη κίνηση, σείω = τραντάζω, γαία-χθών = γη). Στους αρχαίους Ιάπωνες ο κραδασμός του εδάφους παρουσιάζεται να προκαλείται από το σπαρτάρισμα του γατόψαρου (Εικ ). Σήμερα, ως σεισμός ορίζεται γενικά η δόνηση της επιφάνειας της γης, η οποία Σελίδα 12 Σημειώσεις για το Μάθημα

13 οφείλεται σε φυσικά αίτια, κυρίως την διατάραξη της μηχανικής ισορροπίας των πετρωμάτων του φλοιού της γης. Με ακόμη πιο απλά λόγια, ο σεισμός αποτελεί τον κραδασμό, την κίνηση του εδάφους, η οποία οφείλεται στην θραύση των πετρωμάτων, το στιγμιαίο αποτέλεσμα μιάς μακρόχρονης διαδικασίας συσσώρευσης δυναμικής ενέργειας σε καταπονούμενες περιοχές της λιθόσφαιρας. Πρόκειται για ένα φυσικό φαινόμενο, το οποίο μπορεί να προκαλέσει πολλές απώλειες, τόσο σε ανθρώπινο δυναμικό (π.χ. σεισμός Αθήνας 1999, 5,9 R, 143 νεκροί), όσο και σε υλικά αγαθά. Εικ Το σπαρτάρισμα του γατόψαρου, σύμφωνα με ιαπωνικό θρύλο, προκαλεί τους σεισμούς. Στον πίνακα (περίοδος Edo) απεικονίζεται η προσπάθεια των ανθρώπων να δαμάσουν το τεράστιο γατόψαρο. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία / Αθήνα 1999 σελ. 11. Εικ Ο θεός Kαshima κρατάει ακινητοποιημένο το αναιδές και ανυπάκουο γατόψαρο με το όπλο του, την πέτρα κλειδί (σύμβολο ισχύος), προς παραδειγματισμό των υπολοίπων γατόψαρων, που παρακολουθούν με τρόμο και δέος. Αυτά τα μετανοημένα γατόψαρα, που αντιπροσωπεύουν τους σεισμούς του παρελθόντος, τώρα προσφέρουν την ευτελή δικαιολογία, ότι ζήλευαν επειδή άλλα είδη ψαριών είχαν αρχίσει να γίνονται πιο δημοφιλή στην τοπική κουζίνα. πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ39. Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 13

14 Εικ Το γατόψαρο (namazu), υπεύθυνο, σύμφωνα με τον θρύλο, για τους σεισμούς στην Ιαπωνία, προσπαθεί να καλοπιάσει το θεό Kαshima εκτελώντας ένα αστείο τελετουργικό, το οποίο περιλαμβάνει χορό συνοδεία τυμπάνου και τραγούδι με στίχους συγγνώμης. Στο κείμενο πάνω από τις μορφές, αναφέρεται το πώς σώθηκαν παιδιά μέσα από σπίτια που γκρεμίζονταν και πως οι επιζώντες από τον καταστροφικό σεισμό κοιμήθηκαν το βράδυ στον κρύο αέρα της υπαίθρου. πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.38. Εικ Σε αυτήν την σύγχρονη απεικόνιση ενός αρχαίου θρύλου, απεικονίζονται τοπικές θεότητες με σοβαρά πρόσωπα, να επιστρέφουν εσπευσμένα στο Έντο της Ιαπωνίας μετά το σεισμό του 1855 που το ισοπέδωσε, προκειμένου να επαναφέρουν την τάξη. Ο θεός Kashima (αριστερά) χρησιμοποιεί την πέτρα κλειδί, καθώς σπίτια καταρρέουν γύρω από πανικοβεβλημένους κατοίκους. Στο κείμενο, οι θεοί υπόσχονται παρηγοριά και ασφάλεια. πηγή:time-lifebooks/amsterdam-planet σελ Earth/Earthquake, Εικ Σε αυτήν την τοιχογραφία του όψιμου μεσαίωνα στην βασιλική της Ασίζης στην Ιταλία τόπος γέννησης του Αγίου Φραγκίσκου άνθρωποι της πόλης συμπάσχουν με μία μητέρα, η οποία θρηνεί τον γιό της που σκοτώθηκε όταν το σπίτι τους κατέρρευσε από σεισμό. Σύμφωνα με την τοπική παράδοση, ο Άγιος Φραγκίσκος με θαύμα επανέφερε τον νεαρό άνδρα στην ζωή. πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.47. Σελίδα 14 Σημειώσεις για το Μάθημα

15 Εικ Ο πίνακας αυτός του 18 ου αιώνα, απεικονίζει μία μαζική κατάρρευση κτιρίων κατά την διάρκεια ενός σεισμού, ο οποίος σκορπίζει τον πανικό. Μία γυναίκα στο πρώτο επίπεδο, παρουσιάζεται να μαζεύει αμέριμνη λουλούδια, καθώς δεν έχει ακόμη αντιληφθεί το μέγεθος της συμφοράς. Για το έργο αυτό, πηγή έμπνευσης πιθανώς αποτέλεσε μία σειρά καταστροφικών σεισμών που έπληξαν την Ευρώπη τον 18 ο αιώνα. πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.42. Εικ Η γη ανασηκώνεται και τινάζεται σαν κύμα θαλάσσης σε αυτήν την απεικόνιση της παραθαλάσσιας ιταλικής πόλης Reggio di Calabria κατά την διάρκεια του σεισμού του πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.57. Οι σεισμοί στην πλειονότητά τους προέρχονται, όπως ήδη έχουμε αναφέρει, από την καταπόνηση της λιθόσφαιρας και χαρακτηρίζονται ως τεκτονικοί. Το 90% περίπου των επιφανειακών και το σύνολο των πλουτώνιων σεισμών είναι τεκτονικοί, και λόγω της μεγάλης συχνότητάς τους αυτοί ουσιαστικά αποτελούν τον μεγαλύτερο σεισμικό κίνδυνο. Οι σεισμοί που σχετίζονται με εκρήξεις ηφαιστείων είναι οι ηφαιστειογενείς. Αυτοί είναι επιφανειακοί, που είτε προηγούνται είτε συνοδεύουν ηφαιστειακές εκρήξεις και αποτελούν το 7% του συνόλου των επιφανειακών σεισμών. Οι σεισμοί που οφείλονται σε τοπικά αίτια, κυρίως σε κατακρήμνιση οροφών φυσικών εγκοίλων (σπηλαίων) ονομάζονται εγκατακρημνισιγενείς. Αποτελούν το 3% του συνόλου των επιφανειακών σεισμών. Τα μεγέθη τους είναι μικρά και συνήθως εκδηλώνονται σε μη ενεργές περιοχές της γης (μακριά από τα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών). Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 15

16 Το σύνολο των σεισμικών δονήσεων που εκδηλώνονται μέσα σε ένα μικρό σχετικά χρονικό διάστημα σε μία περιοχή, χαρακτηρίζεται ως σεισμική ακολουθία. O σεισμός της ακολουθίας με το μεγαλύτερο μέγεθος ονομάζεται κύριος σεισμός. Οι σεισμοί που προηγούνται χρονικά από τον κύριο σεισμό είναι οι προσεισμοί, ενώ αυτοί που ακολουθούν είναι οι μετασεισμοί. Είναι προφανές ότι η παρουσία ενός ρήγματος σε μία περιοχή υποδηλώνει την πιθανότητα εκδήλωσης ενός σεισμού, παρ όλο που για τον καθορισμό της πιθανότητας αυτής, αλλά και του μεγέθους του σεισμού δεν είναι δυνατόν να γίνει αξιοποιήσιμη πρόγνωση. Για την Γεωλογία ενεργό ρήγμα (ρήγμα δηλαδή το οποίο αναμένεται να προκαλέσει σεισμό), θεωρείται αυτό στο οποίο έχει σημειωθεί σχετική μετατόπιση έστω και μία φορά τα τελευταία χρόνια. [Στις περιπτώσεις μάλιστα που η μελέτη αφορά ρήγματα σε περιοχές όπου βρίσκονται πυρηνικές εγκαταστάσεις, ενεργό ρήγμα θεωρείται αυτό το οποίο στο οποίο έχει σημειωθεί σχετική μετατόπιση έστω και μία φορά τα τελευταία χρόνια.] Οι σεισμοί οφείλουν την μοναδικότητά τους στο τυχαίο του φυσικού φαινομένου και στο ότι οι κινήσεις του εδάφους τις οποίες προκαλούν μπορούν να ταξιδέψουν σε μεγάλες αποστάσεις και να επηρεάσουν οτιδήποτε βρίσκεται πάνω ή μέσα στο έδαφος, ακόμη και μέσα στην θάλασσα. Καθώς δηλαδή το σεισμικό κύμα γεννιέται από την προαναφερθείσα μετακίνηση κατά μήκος ενός ρήγματος, το οποίο συνήθως βρίσκεται σε μεγάλο βάθος από την επιφάνεια της γης, εκπέμπεται προς όλες τις κατευθύνσεις. Το μεγαλύτερο όμως μέρος της ενέργειας του σεισμού μεταφέρεται μέσω του φλοιού, κι έπειτα μεταδίδεται μέσω των ανώτερων εδαφικών στρωμάτων προς την επιφάνεια, προκαλώντας πολλές φορές και εκεί ρηγματώσεις, οι οποίες μάλιστα αποτελούν μία από τις ορατές αποδείξεις της ύπαρξης του σεισμού για τον άνθρωπο. Ο χώρος που πρωτοεκδηλώνεται η διάρρηξη των πετρωμάτων (σεισμογόνος χώρος) μπορεί κατά προσέγγιση να θεωρηθεί ως σημείο και ονομάζεται εστία ή υπόκεντρο του σεισμού (Εικ ). Το ίχνος της κατακόρυφης προβολής της εστίας πάνω στην επιφάνεια της γης είναι το επίκεντρο, ενώ η απόστασή του από την εστία (βάθος εστίας) λέγεται εστιακό βάθος. Καθώς το ρήγμα που ξεκινάει από την εστία δεν αναπτύσσεται απαραίτητα σε κατακόρυφη διεύθυνση, ενώ παράλληλα υπάρχει περίπτωση να διανύσει σημαντική απόσταση μέχρι να φτάσει στην επιφάνεια της γης, η δόνηση στο επίκεντρο μπορεί να Εικ Η γένεση του σεισμού. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία Αθήνα 1999 σελ.15. Σελίδα 16 Σημειώσεις για το Μάθημα

17 μην είναι η πιο έντονη, αν και είναι βέβαιο ότι η συγκεκριμένη περιοχή θα αποτελεί μία από τις πιο καταπονημένες από το συγκεκριμένο σεισμό. Όπως προαναφέρθηκε, η διάρρηξη των πετρωμάτων που σηματοδοτεί την γέννηση ενός σεισμού συνοδεύεται από απότομη έκλυση ενέργειας. Η συσσωρευμένη δυναμική ενέργεια παραμόρφωσης των πετρωμάτων μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια ταλάντωσης των υλικών σημείων της επιφάνειας του ρήγματος. Οι ταλαντώσεις αυτές διασπείρονται, μεταδιδόμενες στα γειτονικά τους σημεία και προκαλούν μεταβολές στον όγκο όσο του εδάφους. Κατά την διάρρηξη παράγονται δύο είδη κυμάτων: τα επιμήκη (Ρ-πρωτεύοντα), και τα εγκάρσια (S δευτερεύοντα) (Εικ ). Τα κύματα αυτά χαρακτηρίζονται ως κύματα χώρου και διαδίδονται προς κάθε κατεύθυνση στο εσωτερικό της γης, τόσο στα επιφανειακά στρώματα, όσο και στον πυρήνα. Τα εγκάρσια κύματα δεν διαδίδονται στον εξωτερικό πυρήνα, γεγονός που αποτελεί απόδειξη ότι αυτός βρίσκεται σε υγρή κατάσταση (είναι γνωστό ότι δεν είναι δυνατή η διάδοση των S κυμάτων στα ρευστά). Εικ Τα είδη των σεισμικών κυμάτων πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.79 Κατά την διάδοση των επιμήκων σεισμικών κυμάτων, τα υλικά σημεία του μέσου διάδοσης ταλαντώνονται παράλληλα προς την διεύθυνση διάδοσης του κύματος, ενώ στην περίπτωση των εγκάρσιων κυμάτων τα υλικά σημεία ταλαντώνονται κάθετα προς την διεύθυνση διάδοσης του κύματος. Εξ αιτίας της ανομοιογένειας των πετρωμάτων, τα κύματα χώρου κατά την διάδοσή τους δημιουργούν και άλλα κύματα, τα επιφανειακά, καθώς και ανακλάσεις και διαθλάσεις των Ρ και S κυμάτων. Τα επιφανειακά κύματα διακρίνονται σε διάφορα είδη, όπως τα κύματα Love (L), Rayleight (R) και Stonley (S) (Εικ ). Τα κύματα αυτά κατά την διάδοσή τους ακολουθούν συγκεκριμένα στρώματα του επιφανειακού τμήματος της γης, δεν διαδίδονται δηλαδή προς όλες τις κατευθύνσεις όπως τα κύματα χώρου. Η ταχύτητα γενικά των κυμάτων μέσα στην γη εξαρτάται από το είδος του κύματος, την πυκνότητα του ελαστικού μέσου όπου διαδίδονται και την θερμοκρασία, μιάς και η τελευταία επηρεάζει την δομή και το μέτρο ελαστικότητας του τελευταίου. Η ταχύτητα διάδοσης των επιμήκων κυμάτων είναι μεγαλύτερη από αυτή των εγκαρσίων. Για τον λόγο αυτό τα επιμήκη φτάνουν πρώτα σε ένα σημείο της επιφάνειας της γης και όπως είναι αναμενόμενο είναι τα πρώτα κύματα που καταγράφονται από τους σεισμογράφους. Είναι, Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 17

18 λοιπόν, δυνατόν να μετρήσουμε την απόσταση ενός σημείου από την εστία του σεισμού από την χρονική διαφορά με την οποία φτάνουν τα δύο αυτά κύρια κύματα. Τα πλάτη των εγκαρσίων είναι μεγαλύτερα από τα πλάτη των άλλων κυμάτων και κατά συνέπεια αυτά είναι τα κύματα που προκαλούν τις μεγαλύτερες βλάβες στις κατασκευές (Εικ ). Εικ Τυπικό σεισμόγραμμα. Επιπλέον, επειδή η ταχύτητα των κυμάτων αυτών εξαρτάται από την συχνότητά τους, παρουσιάζεται το φαινόμενο του διαχωρισμού των συχνοτήτων: τα κύματα χαμηλής συχνότητας φτάνουν γρηγορότερα από τα υψίσυχνα. Παράλληλα όμως, το σεισμικό κύμα ερχόμενο από την εστία απορροφάται. Το περιεχόμενο των υψηλών συχνοτήτων απορροφάται πιο γρήγορα από αυτό των χαμηλών. Έτσι, τοποθεσίες κοντά στην εστία θα έχουν κινήσεις με μεγάλο πλάτος και σημαντικό περιεχόμενο υψηλών συχνοτήτων, ενώ τοποθεσίες σε απόσταση από το επίκεντρο θα πρέπει να έχουν λιγότερο έντονη κίνηση, η οποία θα προέρχεται κυρίως από ταλαντώσεις μεγάλης περιόδου, δίχως να προηγούνται άλλες υψίσυχνες. Όπως και να έχουν τα πράγματα, η μορφή του κύματος η οποία τελικά φτάνει στην εκάστοτε περιοχή, μετά από διαθλάσεις, συμβολές και διαχωρισμούς συχνοτήτων, είναι αυτή που καταγράφεται στους σεισμογράφους. Η μετακίνηση του εδάφους αποτέλεσμα του τελικού σεισμικού κύματος το οποίο προαναφέραμε μπορεί να αυξάνεται ή να μειώνεται σε μέγεθος, η ταχύτητα των δονήσεών της και της συχνότητάς της μπορεί να ποικίλει καθώς τα κύματα ταξιδεύουν δια μέσου διαφόρων στρωμάτων χώματος και βράχων. Από την συνειδητοποίηση όλης αυτής της διαδικασίας προκύπτει για άλλη μία φορά το συμπέρασμα ότι, όπως συμβαίνει συχνά με τα διάφορα φυσικά φαινόμενα, έτσι και με τον σεισμό, τα επί μέρους στοιχεία τους είναι κατανοητά και αναλύονται εύκολα, αλλά η αλληλεπίδραση αυτών δημιουργεί τυχαίες, σύνθετες και κάπως απρόβλεπτες παρενέργειες. Τα σεισμικά κύματα που προκαλούν την μετακίνηση του εδάφους, προέρχονται όπως έχουμε ήδη αναφέρει, από το ίδιο το ρήγμα, οπότε και προσεγγίζουν το κτίριο από δοσμένη κατεύθυνση. Η φύση των κυμάτων αυτών και η αλληλεπίδρασή τους είναι τέτοια, με αποτέλεσμα η μετακίνηση του εδάφους να γίνεται εντελώς τυχαία, κυρίως στο οριζόντιο επίπεδο, συχνά με έμφαση σε μία ορισμένη διεύθυνση και κάποιες φορές με μία σημαντική κατακόρυφη συνιστώσα. Αν και η πραγματική οριζόντια μετατόπιση του Σελίδα 18 Σημειώσεις για το Μάθημα

19 εδάφους τείνει να είναι μικρή (1 ή 2εκ. για παράδειγμα), σε κάποιες ακραίες περιπτώσεις μπορεί να φτάσει μέχρι και τα 30εκ. Βέβαια δεν θα πρέπει να συγχέουμε αυτές τις μικρές μετατοπίσεις της γης με τις μετατοπίσεις των ρηγμάτων στην επιφάνεια της, οι οποίες μπορεί να φτάσουν και τα 6 μέτρα (!) (βλ. παράγραφο 1.2.) Οι δονήσεις του εδάφους καταγράφονται από ένα ειδικό όργανο, τον σεισμογράφο, το οποίο υφίσταται μόλις από τα τέλη του 19 ου αιώνα (Εικ ). Οι σύγχρονοι σεισμογράφοι καταγράφουν τις σεισμικές δονήσεις μέσω ηλεκτρονικών σημάτων πάνω σε ταινία. Μπορούμε να χαρακτηρίσουμε έναν σεισμό από το μέγεθος, την έντασή του, την επιτάχυνσή του, την ταχύτητα και την μετατόπιση. Το μέγεθος (magnitude) αναφέρεται στην ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται στην εστία του σεισμού και μετράται στην κλίμακα Richter, η οποία δεν έχει όρια (άνω και κάτω). Η ένταση (intensity) αναφέρεται στο πώς και το κατά πόσο γίνεται αντιληπτός ένας σεισμός, στις ενδεχόμενες ζημιές που προκάλεσε σε δεδομένη περιοχή. Έτσι ένας σεισμός δεδομένου μεγέθους θα έχει άλλη ένταση πάνω από την εστία, στο επίκεντρό του δηλαδή, και άλλη 200 χιλιόμετρα μακριά. Η δωδεκαβάθμια κλίμακα MERCALLI μετράει επίσης την ένταση του σεισμού. Επίδραση στην ένταση του σεισμού έχει και το βάθος στο οποίο βρίσκεται η εστία του. Έτσι, για δεδομένο μέγεθος ένας επιφανειακός σεισμός θα παρουσιάσει κατά κανόνα μεγαλύτερη μέγιστη παρατηρούμενη ένταση από έναν βαθύ σεισμό αντιστοίχου μεγέθους, ο οποίος όμως με την σειρά του θα επηρεάσει μεγαλύτερη έκταση στην επιφάνεια της γης. Ως επιτάχυνση ορίζεται ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας και έχει συνήθως ως μονάδα μέτρησης το g, την επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της γης (g 980cm/sec 2 ), ως ταχύτητα ο ρυθμός μεταβολής της μετατόπισης του εδάφους που μετράται συνήθως σε cm/sec και ως μετατόπιση η απόσταση την οποία έχει διανύσει ένα μόριο του εδάφους από την θέση ηρεμίας του, που μετράται συνήθως σε cm. Αξίζει τέλος να αναφέρουμε ότι εκτός από τους σεισμογράφους υπάρχουν και κάποια άλλα όργανα, οι επιταχυνσιογράφοι, οι οποίοι δείχνουν ποιές είναι οι επικρατούσες κινήσεις (συνήθως χρησιμοποιούνται τρεις επιταχυνσιογράφοι, ένας για κάθε άξονα του τρισορθογωνίου συστήματος), ποιά η μορφή της συνιστώσας κίνησης (γραμμική, κυκλική, ελλειπτική κ.α.), ποιό το πλάτος των ταλαντώσεων, από πόσους παλμούς αποτελείτο το σεισμικό κύμα, πώς διαμορφώθηκε κατά συχνότητες η κατανομή της σεισμικής ενέργειας, ποιά η διάρκεια των παλμών, κ.α. Επιπλέον, άλλα όργανα καταγραφής των σεισμικών δονήσεων είναι τα σεισμοσκόπια και τα σεισμόμετρα. Την καταγραφή την ονομάζουμε σεισμογράφημα ή σεισμόγραμμα (Εικ ). Στον ελλαδικό χώρο, στην Αθήνα αλλά και στην περιφέρεια, υπάρχουν μόνιμα εγκατεστημένοι σεισμογράφοι σε σεισμολογικούς σταθμούς για την καταγραφή των σεισμικών δονήσεων. Υπάρχει όμως και η δυνατότητα εγκατάστασης φορητών δικτύων σεισμογράφων, για κάποιο χρονικό διάστημα, σε περιοχές με αυξημένη σεισμική δραστηριότητα. Αξίζει να αναφερθεί ότι οι ενόργανες καταγραφές των σεισμών στην Ελλάδα ξεκινούν στην αρχή του αιώνα (1911) με την εγκατάσταση του πρώτου σεισμομέτρου στην Αθήνα. Τα προγενέστερα του 1911 στοιχεία που αφορούν την σεισμική δραστηριότητα βασίζονται σε περιγραφές κυρίως μακροσεισμικών αποτελεσμάτων.- Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 19

20 Εικ (αριστερά) Ο σύγχρονος σεισμογράφος. πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.76 Εικ (δεξιά) Τα δύο είδη σεισμογράφων πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.77. Συνοπτική περιγραφή της κλίμακας Μercalli I Δεν γίνεται αισθητός. II Αισθητός από μερικούς ανθρώπους που βρίσκονται σε ανάπαυση στους ψηλότερους ορόφους κτιρίων. III Αισθητός μέσα στα σπίτια. Μπορεί να μην αναγνωριστεί ως σεισμός. Δονήσεις σαν να περνάει ελαφρύ φορτηγό. ΙV Τίθενται σε κίνηση κρεμασμένα αντικείμενα. Τζάμια τρίζουν. Σταματημένα αυτοκίνητα κλυδωνίζονται. Δονήσεις σαν να περνάει βαρύ φορτηγό. Κρότος παραθύρων, χτύπος στις πόρτες. V Αισθητός στην ύπαιθρο. Αυτοί που κοιμούνται ξυπνούν. Αιώρηση κρεμασμένων αντικειμένων. Ανατροπή μερικών μικρών αντικειμένων. VI Αισθητός από όλους. Πολλοί τρομοκρατούνται και τρέχουν έξω από τα κτίρια. Οι άνθρωποι περπατούν με αστάθεια. Μικρές καμπάνες ηχούν. Μετακίνηση ή ανατροπή πολυάριθμων μεγάλων αντικειμένων και επίπλων. Βλάβες σε σοβάδες, κεραμίδια, καπνοδόχους. Βλάβες λίγες, ελαφρές. VII Μεγάλες καμπάνες ηχούν. Πτώση πολυάριθμων κεραμιδιών, καπνοδόχων. Σοβάδες και τοιχοποιία ρηγματώνονται στις συνηθισμένες κατασκευές. Στις κακές κατασκευές πέφτουν σοβάδες, αποκολλώνται τούβλα και πέτρες. Γίνεται αισθητός από οδηγούς αυτοκινήτων. Κυματισμός στις λίμνες θόλωμα νερού από λάσπη. VIII Επηρεάζεται η οδήγηση των αυτοκινήτων. Αρκετές ζημιές και μερική κατάρρευση στις συνηθισμένες κατασκευές. Λίγες βλάβες στην τοιχοποιία των καλών κατασκευών και μεγάλες στις κακές κατασκευές. Κλαδιά σπάνε από τα δέντρα. Αλλαγές στην ροή και στην θερμοκρασία του νερού σε πηγές και σε πηγάδια. IX Γενική καταστροφή στις κακές κατασκευές. Σοβαρές βλάβες στην τοιχοποιία των καλών κατασκευών. Υπόγειοι αγωγοί σπάζουν. Σε περιοχές με αλλούβια αναβλύζει από το έδαφος λεπτή άμμος, ιλύς και νερό. Χ Καταστροφή μερικών καλά κατασκευασμένων ξύλινων κτιρίων και γεφυρών. Οι περισσότερες κατασκευές τοιχοποιίας και τα προκατασκευασμένα κτίσματα καταστρέφονται ως τα θεμέλια. Σοβαρές ζημιές σε φράγματα, υδατοφράκτες και αναχώματα. Μεγάλες κατολισθήσεις. Οι σιδηροτροχιές κάμπτονται. XI Μεγάλες ρωγμές στο έδαφος. Οι σιδηροτροχιές κάμπτονται έντονα. Υπόγειοι αγωγοί καταστρέφονται εντελώς. XII Ολική καταστροφή. Αντικείμενα εκτινάσσονται στον αέρα. Μεταβάλλεται η επιφάνεια του εδάφους και η γραμμή του ορίζοντα. Σελίδα 20 Σημειώσεις για το Μάθημα

21 1.2. Η ΑΠΟΤΥΠΩΣΗ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ ΣΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Τα ίχνη των σεισμικών δονήσεων στο φυσικό περιβάλλον, τα μακροσεισμικά αποτελέσματα των σεισμών δηλαδή, είναι είτε συνέπειες των αιτιών γένεσης των σεισμικών κυμάτων (π.χ. ηφαιστειακή δράση, κατακρήμνιση υπόγειων εγκοίλων), είτε συνέπειες της διέλευσης και δράσης των σεισμικών κυμάτων από το χώρο παρατήρησης (π.χ. κατολισθητικά φαινόμενα, καθιζήσεις, ρευστοποιήσεις εδαφών, εδαφικές διαρρήξεις, tsunamis). Τα φαινόμενα αυτά μπορεί να προκαλέσουν μεγαλύτερα προβλήματα και ζημιές από αυτά που προκάλεσε η ίδια η σεισμική δόνηση. Ο γενικός όρος κατολισθητικά φαινόμενα περιλαμβάνει όλες τις εδαφικές ή βραχώδεις μετακινήσεις από κατολισθήσεις εδαφών, πτώσεις βράχων, ακόμα και χιονοστιβάδες. Ο βασικότερος λόγος πρόκλησης των φαινομένων αυτών είναι η εξ αιτίας της σεισμικής κίνησης ελάττωση της τριβής που συγκρατεί σε επαφή τα διάφορα στρώματα. Αποτελούν συνήθη φαινόμενα στην επικεντρική περιοχή και για την εκδήλωσή τους κυρίαρχο ρόλο παίζουν οι μορφολογικές κλίσεις και ασυνέχειες, ο προσανατολισμός των πρανών, η φύση των γεωλογικών σχηματισμών και η αλληλουχία τους, οι υπάρχουσες τεκτονικές ασυνέχειες καθώς και ο βαθμός ανθρώπινης παρέμβασης. Η εκδήλωσή τους μπορεί να προκαλέσει σοβαρές βλάβες στις κατασκευές αλλά και τον τραυματισμό ή και τον θάνατο πολλών ανθρώπων. Σε σεισμό στην Λέσβο ( Μ=6,8), κατολισθητικά φαινόμενα προκάλεσαν βλάβες σε 60 σπίτια στο χωριό Βρυσά. Το 1986 στο σεισμό της Καλαμάτας (Μ=6,0), τα υλικά της κατολίσθησης έφραξαν τον οδικό άξονα της Καλαμάτας Σπάρτης. Το 1970 σε σεισμό του Περού (Μ=7,7), αντίστοιχα φαινόμενα προκάλεσαν το θάνατο σε ανθρώπους. Οι καθιζήσεις και οι εξάρσεις των εδαφών, οι υψομετρικές μεταβολές του εδάφους δηλαδή, είναι άμεσες συνέπειες των ολισθήσεων στα σεισμικά ρήγματα και σε ορισμένες μόνο περιπτώσεις αποτελούν δευτερογενή φαινόμενα που οφείλονται σε άλλα αίτια π.χ. σε κατολισθήσεις. Οι ρευστοποιήσεις εδαφών (Εικ ) είναι σύνηθες φαινόμενο που λαμβάνει χώρα σε χαλαρούς, λεπτόκοκκους ιζηματογενείς σχηματισμούς που περιέχουν σημαντική ποσότητα νερού. Οι σχηματισμοί αυτοί χάνουν την διατμητική τους αντοχή με αποτέλεσμα να αποκτούν παροδικά την συμπεριφορά βαρέως ρευστού. Η επιφανειακή εκδήλωση των ρευστοποιήσεων γίνεται με την μορφή εξογκωμάτων ή βυθισμάτων στην άμμο ή υπόγειων κατολισθήσεων μεταξύ στρωμάτων άμμου ή το συχνότερο με ροή λάσπης στην επιφάνεια του εδάφους, η οποία βγαίνει μέσα από εδαφικές ρωγμές. Όπως είναι φανερό, άμεση συνέπεια είναι η απώλεια στήριξης των υπερκείμενων κατασκευών ή των τεχνικών έργων, τα οποία στην κυριολεξία, είτε μετακινούνται οριζόντια, είτε βυθίζονται μέσα στο έδαφος (φαινόμενο που παρατηρήθηκε στο Λουτράκι στην περίοδο των σεισμών των Αλκυονίδων, αλλά και στο σεισμό της Λευκάδας τον Αύγουστο του 2003), ανατρέπονται (πολλές φορές απλά πέφτουν στο πλάι χωρίς καμμία ζημιά στον φέροντα οργανισμό τους) ή καταρρέουν. Στον Ελληνικό χώρο, το πρόβλημα των ρευστοποιήσεων είναι υπαρκτό, σε μερικές περιοχές μόνο για επιστημονική παρατήρηση ενώ σε άλλες προκαλώντας έντονα προβλήματα. Εκτός από τις περιπτώσεις του Λουτρακίου και της Λευκάδας που ήδη αναφέρθηκαν, στους σεισμούς που έπληξαν την Περαχώρα το 1981, την Κυλλήνη το 1988, τον Πύργο το 1993 και το Αίγιο το 1995, οι ρευστοποιήσεις συνέβαλαν στην ενίσχυση των καταστροφών. Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 21

22 Εικ Βαρθολομιό, σεισμός Ρευστοποιήσεις στην περιοχή Μπούκα. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π Σεισμός η γνώση είναι προστασία Αθήνα 1999 σελ 23. Οι εδαφικές διαρρήξεις (Εικ.1.2.3, ) μπορεί να είναι είτε επιφανειακές εκδηλώσεις των σεισμικών ρηγμάτων άμεση συνέπεια της διάρρηξης είτε επιφανειακές ρωγμές, σε χαλαρούς συνήθως σχηματισμούς, που οφείλονται σε τοπικές ανακατατάξεις του εδάφους (δευτερογενή φαινόμενα). Οι επιφανειακές εκδηλώσεις των σεισμικών ρηγμάτων έχουν μήκη που μπορούν να φτάσουν έως και δεκάδες ή εκατοντάδες χιλιόμετρα, ορατά βάθη Εικ (δεξιά) Βαρθολομιό, σεισμός Εδαφική ρωγμή. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία, Αθήνα 1999 σελ.24. Εικ (αριστερά) Το ρήγμα του Αγίου Ανδρέα στην Καλλιφόρνια, κατά μήκος του ορίου επαφής της πλάκας του Ειρηνικού με την Βόρειο Αμερικανική πλάκα. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία, Αθήνα 1999 σελ.24. Σελίδα 22 Σημειώσεις για το Μάθημα

23 Εικ (επάνω) Το τεράστιο ρήγμα, το οποίο δημιουργήθηκε κατά μήκος Εθνικής οδού της Αλάσκα από το σεισμό του 1964, έφτανε σε πλάτος μέχρι και τα 2 μέτρα. πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.25. Εικ (δεξιά) Okushiri, Ψαροκάικα, oχήματα και κτίσματα κατεστραμμένα από tsunami ύψους 10μ. Το κύμα γεννήθηκε στην θάλασσα της Ιαπωνίας και προκάλεσε το θάνατο 240 ανθρώπων. πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π Σεισμός η γνώση είναι προστασία Αθήνα 1999 σελ 23. έως και 100μ, και πλάτη έως και μερικά μέτρα. Οι διαρρήξεις του εδάφους δημιουργούν συνήθως ακόμα μεγαλύτερο πρόβλημα βλαβών σε κτίρια και σε άλλα έργα π.χ. οδοποιία (Εικ ). Σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως π.χ. στον σεισμό του Αιγίου το 1995, από τις εδαφικές διαρρήξεις βρίσκουν δίοδο προς την επιφάνεια, τα υλικά των ρευστοποιήσεων που δημιουργούνται από την ίδια σεισμική δράση. Τα θαλάσσια σεισμικά κύματα βαρύτητας ή tsunamis έχουν μεγάλο σχετικά μήκος κύματος και διαδίδονται στην επιφάνεια της θάλασσας. Είναι γνωστό ότι οι χώρες γύρω από την Περι ειρηνική ζώνη είναι αυτές που απειλούνται συχνότερα από τα θαλάσσια αυτά κύματα (Εικ ). Περίπου 370 tsunamis έχουν πλήξει την ζώνη αυτή κατά το διάστημα Το 25% αυτών των γεγονότων σημειώθηκε στο νησιωτικό τόξο της Ιαπωνίας. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το tsunami που δημιουργήθηκε από σεισμό στην Χιλή το 1960 που έπληξε την Χαβάη με ύψος 11μ (61 νεκροί), το Χόνσου και το Χοκάιντο της Ιαπωνίας με ύψος 5 μ (180 νεκροί). Ένα, βέβαια, από τα πιο καταστροφικά όλων των εποχών, ήταν το tsunami 10μ περίπου που δημιουργήθηκε από το σεισμό της 26 ης Δεκεμβρίου του 2004, μεγέθους 9 R στον Ινδικό ωκεανό, το οποίο στοίχισε την ζωή σε περισσότερους από ανθρώπους. Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 23

24 Εικ Λίγα δευτερόλεπτα πριν από τον θανάσιμο εναγκαλισμό τους με το υγρό στοιχείο, ξένοι τουρίστες παρατηρούν αποσβολωμένοι το πρώτο κύμα τσουνάμι που έρχεται προς την ακτή Κράμπι της Ταϊλάνδης. Το πρωί της μοιραίας 26 ης Δεκεμβρίου ο φωτογραφικός φακός κατέγραψε την στιγμή που η θεομηνία εμφανίστηκε από το πουθενά πηγή: εφημερίδα Το Βήμα / Παρασκευή 31 Δεκεμβρίου 2004, σελ. Α1. Τα tsunamis είναι ιδιαίτερα επικίνδυνα όταν προσβάλλουν παραθαλάσσιες περιοχές προκαλώντας ζημιές σε πλοία, λιμάνια, κατασκευές αλλά και τραυματισμούς ή θανάτους στους κατοίκους των περιοχών αυτών. Στην ανοιχτή θάλασσα δεν είναι επικίνδυνα γιατί το ύψος τους συνήθως δεν ξεπερνά το 1μ. Στον Ελλαδικό χώρο ο κίνδυνος από τα tsunamis είναι σχετικά μικρός, έστω και αν κατ επανάληψιν έχουν σημειωθεί αντίστοιχα φαινόμενα. Στο σεισμό του 373 π.χ., το tsunami που γεννήθηκε στον Δυτικό Κορινθιακό κατέστρεψε την παραθαλάσσια Ελίκη (7χλμ. μακριά από το Αίγιο), ενώ στο σεισμό του 1995, στην ίδια περιοχή, το αντίστοιχο κύμα ύψους περίπου 1,5μ. δεν προκάλεσε καταστροφές. Το πιο σημαντικό ίσως κύμα βαρύτητας που έπληξε τον ελληνικό χώρο ήταν αυτό της Αμοργού (1956, σεισμός Μ=7,5), που είχε ύψος 25μ, στις νότιες ακτές της, 2,6μ ύψος στις ανατολικές ακτές της Κρήτης και έγινε αισθητό μέχρι την Παλαιστίνη. Στο νερό της ξηράς μπορεί να παρατηρηθούν ταλαντώσεις του επιφανειακού νερού (π.χ. σε πηγάδια, λίμνες, ποτάμια, λιμάνια) που οφείλονται στην διέλευση σεισμικών κυμάτων καθώς και διαταράξεις του επιφανειακού ή του υπόγειου νερού που προκαλούνται από παραμορφώσεις και μεταθέσεις των γειτονικών πετρωμάτων. Στην δεύτερη αυτή περίπτωση οι συνέπειες μπορεί να είναι η απομάκρυνση του νερού και αποξήρανση ελών λιμνών ποταμών, η μεταβολή της παροχής των πηγών (αύξηση ή ελάττωση της παροχής στέρεψη δημιουργία νέων πηγών), η δημιουργία πιδάκων, ακόμα και η αλλαγή της κοίτης των ποταμών. Το 1959 σε σεισμό (Μ=6,3) που έπληξε το Ηράκλειο της Κρήτης, παρατηρήθηκε αύξηση της παροχής των πηγών και άνοδος της στάθμης του νερού στα πηγάδια. Το 426π.Χ., ο σεισμός στο Μαλιακό κόλπο προκάλεσε αλλαγή της κοίτης του Σπερχειού ποταμού, ενώ ο σεισμός του 597μ.Χ. που έπληξε τις Σέρρες προκάλεσε αλλαγή της κοίτης του ποταμού Στρυμόνα. Σελίδα 24 Σημειώσεις για το Μάθημα

25 1.3. Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΥΠΕΔΑΦΟΥΣ Όπως προαναφέρθηκε, τα χαρακτηριστικά της εδαφικής κίνησης εξαρτώνται από την απόσταση του θεωρούμενου σημείου από την εστία του σεισμού και από την διαδρομή που ακολούθησε το σεισμικό κύμα για να φτάσει σε αυτό. Επίδραση όμως έχουν και οι εδαφικές στρώσεις πάνω στις οποίες κείται το σημείο που εξετάζεται. Πιο μαλακά εδάφη τείνουν να ενισχύουν τις χαμηλές συχνότητες σε βάρος των υψηλών, ενώ πιο στιβαρά εδάφη ενισχύουν τις ψηλές συχνότητες. Επιπλέον, όσο μαλακότερο είναι το έδαφος, τόσο πιο ομοιόμορφος είναι ο σεισμικός κραδασμός, τόσο αυξημένο είναι το πλάτος της περιόδου του και μεγαλύτερη η διάρκειά του. Η παραπάνω παρατήρηση σχετικά με την ποιότητα του εδάφους και το ποιές συχνότητες των σεισμικών κυμάτων αυτό ενισχύει ή απορροφάει, παρουσιάζει ενδιαφέρον για τον Αρχιτέκτονα και τον Πολιτικό Μηχανικό, δεδομένου ότι τα κτίρια, και γενικότερα κάθε είδους κατασκευή, διαθέτουν (όπως περιγράφεται αναλυτικά στην συνέχεια) μία ιδιοσυχνότητα συντονισμού και σε περίπτωση που ο σεισμός έχει τέτοια μορφή ώστε μετά την επιλεκτική απόσβεση που θα πάθει από το έδαφος, έχει το κύριο ενεργειακό περιεχόμενό του σε γειτονικές συχνότητες με αυτήν του κτιρίου, το τελευταίο θα δοκιμαστεί σοβαρά. Χαρακτηριστικά είναι τα εξής παραδείγματα: στον σεισμό του 1906 στο Σαν Φρανσίσκο, κτίρια τα οποία ήταν κτισμένα στην ακτή, σε περιοχές πρόσφατα μάλιστα επιχωματωμένες, υπέφεραν σαφώς περισσότερο από άλλα που ήταν θεμελιωμένα σε βράχο. Στον σεισμό του 1957 στην ίδια περιοχή παρατηρήθηκε ότι τα ψηλά κτίρια καταπονήθηκαν πολύ περισσότερο από ότι τα χαμηλά, αν και τα δεύτερα ήταν εκ κατασκευής αδύνατα και δίχως αντισεισμικό σχεδιασμό, αλλά είχαν μικρές ιδιοπεριόδους. Το ίδιο παρατηρήθηκε και το 1952 στο σεισμό του Long Beach. Εικ Το ξενοδοχείο Imperial πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.153 Εικ Frank Lloyd Wright Στον σεισμό του Kanto το 1923 στην Ιαπωνία έχουμε το παράδειγμα του ξενοδοχείου Imperial, σχεδιασμένου από τον Frank Lloyd Wright στα 1915 και με επιπλέον συμπληρωματικό τμήμα το 1921, το οποίο δεν υπέστη καμμία ζημιά παρά το πεπλεγμένο της μορφής του (Εικ ) Η ερμηνεία αυτού του φαινομένου έγκειται στο γεγονός ότι το κτίριο ήταν πολύ πιο στιβαρό από τα εδάφη στα οποία στηριζόταν και παράλληλα ήταν σχεδιασμένο όπως έλεγε και ο ίδιος ο εμπνευστής του να ενεργεί συνολικά, να επιπλέει δηλαδή στο μαλακό έδαφος. Στον ίδιο σεισμό, όσα κτίρια ήταν κτισμένα πάνω σε βαθειές Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 25

26 αλλουβιακές στρώσεις έπαθαν σχετικά μικρές ζημιές, ενώ όσα ήταν στιβαρά και δύσκαμπτα και έτυχε να είναι κτισμένα σε βράχο κατέρρευσαν. Είναι πλέον γενικώς παραδεκτό ότι η εκλογή συγκεκριμένου χώρου για την ανέγερση ενός κτιρίου είναι ιδιαίτερα σημαντική. Με ευνοϊκές εδαφολογικές συνθήκες, όχι μόνο μειώνεται ο κίνδυνος από τους σεισμούς, αλλά υπάρχει και σημαντική οικονομία στην αντισεισμική θωράκιση των μελών της κατασκευής. Απότομα πρανή, βραχώδη στρώματα με κλίση, κατολισθήσεις, ρήγματα κ.λ.π., συντελούν στην αύξηση της σεισμικής έντασης όπως επίσης και ένα λεπτό επιφανειακό στρώμα χαλαρού εδάφους πάνω σε βραχώδη βάση. Μεταξύ των ευνοϊκών παραγόντων είναι οι οριζόντιες εκτάσεις και η οριζόντια διαστρωμάτωση βραχωδών εδαφών καθώς και η όσο το δυνατό μεγαλύτερη απόσταση από τεκτονικές ζώνες. Έχει ενδιαφέρον στο σημείο αυτό να αναφέρουμε ορισμένα παραδείγματα σχετικά με την επιλεκτική δράση που μπορεί να έχει ο σεισμός. Έτσι, στον σεισμό του Σαν Φρανσίσκο στην Καλλιφόρνια το 1906, μεγέθους 8,3R, τα κτίρια που ήταν πάνω σε σκληρό έδαφος έπαθαν συγκριτικά μικρότερες ζημιές από ότι οι οικοδομές που ήταν κτισμένες πάνω σε χαλαρά εδάφη. Στο σεισμό του Καράκας στην Βενεζουέλα το 1967, καταστράφηκαν σχεδόν όλα τα κτίρια που είχαν από 10 έως 12 ορόφους και ήταν θεμελιωμένα σε αλλουβιακές στρώσεις, ενώ στις άλλες κατηγορίες κτιρίων η καταστροφή δεν ήταν συνολική. Στον σεισμό του Μεξικού το 1981 εντάσεως 8,1R, τα κτίρια με 7 έως 15 ορόφους και περίοδο 2 δευτερολέπτων, έπαθαν και τις σοβαρότερες ζημιές. Στην συγκεκριμένη μάλιστα περιοχή το έδαφος, που παλαιότερα ήταν λίμνη, ήταν τόσο μαλακό που παρουσίαζε καθιζήσεις 15 εκατοστών το χρόνο. Εικ Ακραίο παράδειγμα επιλεκτικής δράσης του σεισμού. Σε πρώτο επίπεδο βλέπουμε ισοπεδωμένα κτίρια από το σεισμό του 1980 στην Τεόρα της Ιταλίας. Στην απέναντι ακριβώς πλευρά, τα κτίρια παραμένουν εντελώς ανέπαφα. πηγή:time-life Books/Amsterdam - Planet Earth/Earthquake, σελ.8-9. Σελίδα 26 Σημειώσεις για το Μάθημα

27 1.4. ΣΕΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΕΛΛΑΔΙΚΟΣ ΧΩΡΟΣ Έχει ήδη επισημανθεί ότι οι περισσότεροι σεισμοί οφείλονται στις κινήσεις των λιθοσφαιρικών πλακών, και κατά συνέπεια οι ζώνες έντονης σεισμικής δράσης ουσιαστικά ταυτίζονται με τις παρυφές των πλακών. Ο ελληνικός χώρος βρίσκεται στα όρια επαφής και σύγκλισης της Ευρασιατικής πλάκας με την Αφρικανική, γι αυτό και είναι χώρος μεγάλης σεισμικότητας (Εικ.1.4.3). Πρέπει στο σημείο αυτό να αναφερθεί ότι η σεισμικότητα ενός τόπου καθορίζεται από την συχνότητα εμφάνισης των σεισμών και τα μεγέθη τους. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, η Ελλάδα, από άποψη σεισμικότητας, κατέχει την πρώτη θέση στην Μεσόγειο και την Ευρώπη καθώς και την έκτη θέση σε παγκόσμιο επίπεδο, μετά την Ιαπωνία, τις Νέες Εβρίδες, το Περού, τα νησιά Σολομώντος και την Χιλή. Βασικό τεκτονικό γνώρισμα του Ελληνικού χώρου είναι το Ελληνικό τόξο. Το Ελληνικό τόξο (τόξο του Αιγαίου), (Εικ ) αποτελεί το όριο επαφής της Ευρασιατικής λιθοσφαιρικής πλάκας, τμήμα της οποίας είναι το Αιγαίο, και της Αφρικανικής πλάκας, τμήμα της οποίας είναι η λιθόσφαιρα της Ανατολικής Μεσογείου. Οι δύο λιθοσφαιρικές πλάκες συγκλίνουν στην περιοχή αυτή με σχετική ταχύτητα 2,5 εκ. το χρόνο, με συνέπεια την καταβύθιση της ωκεάνιας πλάκας της Ανατολικής Μεσογείου, λόγω μεγαλύτερης πυκνότητας, κάτω από την ηπειρωτική πλάκα του Αιγαίου. Το τόξο που δημιουργείται στην περίπτωση αυτή αποτελείται από την ελληνική τάφρο, το νησιωτικό τόξο, την οπισθοτάφρο και το ηφαιστειακό τόξο. Εικ Το ελληνικό τόξο (Παπανικολάου Δ.1998) πηγή: Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ Ο.Α.Σ.Π / Σεισμός η γνώση είναι προστασία Αθήνα 1999 σελ 23. Η τάφρος δημιουργείται κατά μήκος της επαφής των δύο πλακών. Πρόκειται για ένα σύστημα τάφρων, μία σειρά από βαθειές θαλάσσιες λεκάνες από την Ρόδο έως και την Κεφαλλονιά (γνωστή και ως ελληνική δίαυλος). Το μέγιστο βάθος της εντοπίστηκε νοτιοδυτικά της Πελοποννήσου στο Ιόνιο πέλαγος (βάθος περίπου 4.500μ). Αυτό είναι το βαθύτερο σημείο της Μεσογείου. Το νησιωτικό τόξο (Εικ ) αποτελείται από μία σειρά διαδοχικών νησιών, όπως είναι η Ρόδος, η Κρήτη και τα Κύθηρα, και από την Πελοπόννησο. Τοποθετείται παράλληλα ως προς την τάφρο και σε μικρή απόσταση από αυτήν. Το τόξο αυτό δημιουργείται από την παραμόρφωση και ανύψωση πετρωμάτων (κυρίως ιζηματογενών) του περιθωρίου της Ευρασιατικής πλάκας και περιλαμβάνει πολύ παραμορφωμένα πετρώματα της Αλπικής πτύχωσης. Η οπισθοτάφρος είναι μία θαλάσσια λεκάνη (Κρητικό πέλαγος), μικρότερου βάθους από την τάφρο. Αρχιτεκτονική και Σεισμός Σελίδα 27