ΑΡΧΕΣ ΑΝΘΕΚΤΙΚΩΝ ΥΠΟΔΟΜΩΝ

Abstract

Ενόψει των αυξανόμενων φυσικών και ανθρωπογενών κινδύνων, ο σχεδιασμός ανθεκτικών υποδομών έχει γίνει μια κρίσιμη πρόκληση για την παγκόσμια κοινότητα των μηχανικών. Αυτή η πτυχιακή παρέχει μια ολοκληρωμένη βιβλιογραφική ανασκόπηση του σχεδιασμού των ανθεκτικών υποδομών, με έμφαση στα μηχανικά συστήματα που ενισχύουν την ικανότητα της υποδομής να αντέχει και να ανακάμπτει από ανατρεπτικά γεγονότα. Η ανασκόπηση συνθέτει τις αρχές και τις μεθοδολογίες για ελαστικό σχεδιασμό, υπογραμμίζοντας τη σημασία της προσαρμοστικότητας, του πλεονασμού και της προληπτικής προστασίας. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στις αρχές που περιγράφονται από το Γραφείο των Ηνωμένων Εθνών για τη μείωση του κινδύνου καταστροφών (UNDRR), εστιάζοντας στην εφαρμογή τους σε μηχανικά συστήματα στους τομείς των μεταφορών, της ενέργειας και του νερού. Τα βασικά θέματα που καλύπτονται περιλαμβάνουν τη δοκιμή ακραίων καταστάσεων κρίσιμων στοιχείων, την ενσωμάτωση έξυπνων τεχνολογιών για συστήματα παρακολούθησης και έγκαιρης προειδοποίησης και το ρόλο των προσαρμοστικών υλικών στη βελτίωση της ευρωστίας της υποδομής. Επιπλέον, η πτυχιακή εξετάζει περιπτωσιολογικές μελέτες από περιοχές επιρρεπείς σε καταστροφές, παρουσιάζοντας επιτυχημένες υλοποιήσεις ανθεκτικών υποδομών και εντοπίζοντας κενά που απαιτούν περαιτέρω έρευνα και ανάπτυξη. Αξιολογώντας τις τρέχουσες πρακτικές σχεδιασμού και τις καινοτομίες σε ανθεκτικές υποδομές, αυτή η πτυχιακή στοχεύει να προσφέρει έναν πολύτιμο πόρο για μηχανικούς, υπεύθυνους χάραξης πολιτικής και ενδιαφερόμενους φορείς που εμπλέκονται στην ανάπτυξη βιώσιμων, ανθεκτικών στις καταστροφές συστημάτων. Αυτή η πτυχιακή απευθύνεται τόσο σε ακαδημαϊκό, όσο και σε επαγγελματικό κοινό, ιδιαίτερα σε μηχανικούς, υπεύθυνους χάραξης πολιτικής και ενδιαφερόμενους φορείς που εμπλέκονται στην ανάπτυξη, συντήρηση και διαχείριση ανθεκτικών υποδομών. Το εύρος της πτυχιακής επεκτείνεται στη μετάφραση και προσαρμογή των συμφραζομένων ενός κρίσιμου εγχειριδίου για την εφαρμογή των αρχών ανθεκτικότητας, ευθυγραμμισμένο με παγκόσμιες κατευθυντήριες γραμμές όπως το Sendai Framework for Disaster Risk Reduction και το Στόχο Βιώσιμης Ανάπτυξης των Ηνωμένων Εθνών 9 (SDG9). Η εργασία περιλαμβάνει μια εις βάθος ανάλυση της ικανότητας της υποδομής να αντέχει, να ανακτά και να προσαρμόζεται σε ανατρεπτικά γεγονότα, καλύπτοντας βασικούς τομείς όπως οι μεταφορές, η ενέργεια και τα συστήματα νερού. Επιπλέον, περιλαμβάνει μια εξερεύνηση έξυπνων τεχνολογιών, προσαρμοστικών υλικών και στρατηγικών για τη συνεργασία των ενδιαφερομένων, τα iii οποία είναι ζωτικής σημασίας για την προώθηση ενός ολοκληρωμένου πλαισίου ανθεκτικότητας. Η σημασία αυτής της πτυχιακής έγκειται στην ολοκληρωμένη προσέγγισή της στη μετάφραση και προσαρμογή των αρχών οικοδόμησης ανθεκτικότητας στα ελληνικά πλαίσια. Καθώς η συχνότητα και η σοβαρότητα τόσο των φυσικών όσο και των ανθρωπογενών κινδύνων αυξάνονται παγκοσμίως, η ανάγκη για ανθεκτική υποδομή γίνεται πρωταρχική. Αυτή η πτυχιακή γεφυρώνει ένα κρίσιμο κενό στη διαθεσιμότητα πρακτικών, τοπικών κατευθυντήριων γραμμών που ευθυγραμμίζονται με τα διεθνή πλαίσια ανθεκτικότητας. Με τη σύνθεση της γνώσης από τα παγκόσμια πρότυπα και την προσαρμογή της σε συγκεκριμένες περιφερειακές ανάγκες, παρέχει έναν πολύτιμο πόρο για τους μηχανικούς και τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να αναπτύξουν προληπτικά μέτρα που ενισχύουν την ευρωστία και την προσαρμοστικότητα της βασικής υποδομής. Επιπλέον, η πτυχιακή συμβάλλει στην προώθηση της τεχνικής κατανόησης, αναλύοντας και μεταφράζοντας θεμελιώδεις αρχές, οι οποίες μπορούν να καθοδηγήσουν μελλοντικά έργα υποδομής για τη διασφάλιση της βιωσιμότητας, της οικονομικής προστασίας και της κοινωνικής ευημερίας. Το έργο υπογραμμίζει πώς η καλά σχεδιασμένη υποδομή μπορεί να ελαχιστοποιήσει τις οικονομικές απώλειες, να προστατεύσει τις κοινότητες και να διατηρήσει τη συνέχεια κατά τη διάρκεια και μετά από ανατρεπτικά γεγονότα, υποστηρίζοντας τελικά τη βιώσιμη ανάπτυξη και την αποτελεσματική διαχείριση κινδύνου καταστροφών. Ανθεκτική υποδομή είναι αυτή που βρίσκεται, σχεδιάζεται, σχεδιάζεται, προμηθεύεται, κατασκευάζεται, συντηρείται, λειτουργεί και παροπλίζεται με τρόπο που λαμβάνει υπόψη τους υπάρχοντες και πιθανούς κινδύνους και είναι σε θέση να προβλέψει, να απορροφήσει, να ανακτήσει, να προετοιμαστεί, να μάθει από και να προσαρμοστεί σε μεταβαλλόμενες συνθήκες κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής του. Η υποδομή ενσωματώνει περιουσιακά στοιχεία, θεσμούς και γνώσεις για την επίτευξη και τη διατήρηση ανθεκτικών αποτελεσμάτων. • Τα περιουσιακά στοιχεία είναι τα φυσικά συστατικά. Τα περιουσιακά στοιχεία πρέπει να είναι ισχυρά, καλά συντηρημένα και με καλούς πόρους για να είναι ανθεκτικά. • Οι θεσμοί είναι οι μηχανισμοί διακυβέρνησης που ελέγχουν τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται, παραδίδονται και διαχειρίζονται οι βιώσιμες και ανθεκτικές υποδομές. • Η γνώση είναι το ανθρώπινο συστατικό που διασφαλίζει ότι υπάρχουν οι κατάλληλες δεξιότητες και κατανόηση για να εργαστεί κανείς στο πλαίσιο των μηχανισμών διακυβέρνησης. Η ανθεκτική υποδομή αφορά επίσης δίκτυα ανθρώπων. Για να διασφαλιστεί η ανθεκτικότητα της φυσικής υποδομής και των κοινωνικών συστημάτων, ο δημόσιος και ο ιδιωτικός τομέας και οι κοινότητες θα πρέπει να συνεργαστούν για να ενσωματώσουν μέτρα μείωσης κινδύνου καταστροφών τόσο πριν όσο και μετά την καταστροφή σε υποδομές, ενέργεια, μεταφορές, επικοινωνίες, γεωργία και νερό και iv αποχέτευση καθώς και όλες τις κρίσιμες εγκαταστάσεις, συμπεριλαμβανομένης της υγείας, της εκπαίδευσης και των κρατικών ιδρυμάτων. Η ανθεκτική υποδομή είναι σημαντική για: • Την προστασία των επιβατών και τη διατήρηση της ευημερίας • Μείωση των άμεσων απωλειών και ελαχιστοποίηση των ζημιών σε δομικά και μη δομικά στοιχεία • Μείωση του έμμεσου κόστους της διακοπής • Ελαχιστοποίηση της διακοπή της υπηρεσίας και των διαδοχικών βλαβών των εγκαταστάσεων και των υπηρεσιών • Προώθηση της μείωσης του κινδύνου καταστροφών • Διασφάλιση των επενδύσεων • Συμβολή στη βιώσιμη ανάπτυξη • Διαχείριση του κινδύνου εντός του δομημένου περιβάλλοντος

ABSTRACT In the face of increasing natural and man-made hazards, designing resilient infrastructure has become a critical challenge for the global engineering community. This thesis provides a comprehensive literature review of resilient infrastructure design, with an emphasis on engineering systems that enhance infrastructure's ability to withstand and recover from disruptive events. The review synthesizes the principles and methodologies for resilient design, emphasizing the importance of adaptability, redundancy, and proactive protection. Particular attention is paid to the principles outlined by the United Nations Office for Disaster Risk Reduction (UNDRR), focusing on their application to engineering systems in the transport, energy and water sectors. Key topics covered include stress testing critical components, integrating smart technologies for monitoring and early warning systems, and the role of adaptive materials in improving infrastructure robustness. In addition, the thesis examines case studies from disaster-prone areas, presenting successful implementations of resilient infrastructure and identifying gaps that require further research and development. Assessing current design practices and innovations in resilient infrastructure, this thesis aims to provide a valuable resource for engineers, policy makers and stakeholders involved in the development of sustainable, disaster-resilient systems. This thesis is aimed at both academic and professional audiences, particularly engineers, policy makers and stakeholders involved in the development, maintenance and management of resilient infrastructure. The scope of the thesis extends to the translation and contextualization of a critical manual for the application of resilience principles, aligned with global guidelines such as the Sendai Framework for Disaster Risk Reduction and the United Nations Sustainable Development Goal 9 (SDG9). The work includes an in-depth analysis of infrastructure's ability to withstand, recover and adapt to disruptive events, covering key areas such as transport, energy and water systems. In addition, it includes an exploration of smart technologies, adaptive materials, and strategies for stakeholder collaboration, which are critical to advancing an integrated resilience framework. The importance of this thesis lies in its comprehensive approach to the translation and adaptation of resilience building principles in the Greek context. As the frequency and severity of both natural and man-made hazards increase globally, the need for resilient infrastructure becomes paramount. This thesis bridges a critical gap in the availability of practical, local guidelines that align with international resilience frameworks. By synthesizing knowledge from global standards and tailoring to specific measures, it vi provides a valuable resource for engineers and policymakers to develop proactive measures that enhance the resilience and adaptation of core infrastructure. In addition, the thesis contributes to advancing technical understanding by analyzing and translating fundamental principles, which can guide future infrastructure projects to ensure sustainability, economic protection and social well-being. It highlights how well-designed infrastructure can minimize economic nuances, protect communities and maintain continuity during and after disruptive events, ultimately supporting sustainable development and effective disaster risk management. Resilient infrastructure is one that is located, designed, engineered, procured, constructed, maintained, operated and decommissioned in a manner that takes risks and potential risks into account and is able to anticipate, use, recover from, prepare for, learn from and adapt to changing conditions during its life cycle. Infrastructure integrates assets, institutions and knowledge to achieve and sustain sustainable outcomes. • Assets are the physical components. Assets must be strong, well-maintained and well-resourced to be resilient. • Institutions are the governance mechanisms that control how sustainable and resilient infrastructure is designed, delivered and managed. • Knowledge is the human component that ensures that the right skills and understanding are in place to work within governance mechanisms. Resilient infrastructure is also about networks of people. To ensure the resilience of physical infrastructure and social systems, the public and private sectors and communities must work together to integrate both pre- and post-disaster risk reduction measures in infrastructure, energy, transport, communications, agriculture and water and sanitation as well as all critical services including health, education and government institutions. Resilient infrastructure is important for: • Protect passengers and maintain welfare • Reduce direct losses and minimize damage to structural and non-structural components • Reduce the indirect cost of disruption • Minimize service interruption and consequential failures of facilities and services • Promoting disaster risk reduction • Ιnvestment Insurance • Contribution to sustainable development • Risk management within the built environment vii