Scientia et Securitas
Volume/Issue:
Volume 2: Issue 4
Seismic resilience assessment of critical infrastructures – Case study of M1 highway bridges
Authors:
László Gergely Vigh Budapest University of Technology and Economics, Department of Structural Engineering Budapest Hungary; Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Hidak és Szerkezetek Tanszék Budapest Magyarország

Search for other papers by László Gergely Vigh in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
,
Dániel Honfi RISE Research Institutes of Sweden Gothenburg Sweden
Ramboll Copenhagen Denmark

Search for other papers by Dániel Honfi in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
,
László Dunai Budapest University of Technology and Economics, Department of Structural Engineering Budapest Hungary; Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Hidak és Szerkezetek Tanszék Budapest Magyarország

Search for other papers by László Dunai in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
,
Ádám Zsarnóczay Budapest University of Technology and Economics, Department of Structural Engineering Budapest Hungary; Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Hidak és Szerkezetek Tanszék Budapest Magyarország

Search for other papers by Ádám Zsarnóczay in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
,
József Simon Budapest University of Technology and Economics, Department of Structural Engineering Budapest Hungary; Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Hidak és Szerkezetek Tanszék Budapest Magyarország

Search for other papers by József Simon in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
,
Máté Dohány FŐMTERV Civil Engineering Design Pte. Ltd. Budapest Hungary; FŐMTERV Zrt. Budapest Magyarország

Search for other papers by Máté Dohány in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
, and
Zsolt Berki FŐMTERV Civil Engineering Design Pte. Ltd. Budapest Hungary; FŐMTERV Zrt. Budapest Magyarország

Search for other papers by Zsolt Berki in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
Pages:
440–451
Online Publication Date:
26 Mar 2022
Publication Date:
26 Mar 2022
Article Category:
Research Article
DOI:
https://doi.org/10.1556/112.2021.00073
Keywords:
critical infrastructure; resilience assessment; technological resilience; seismic hazard;
Keywords (Hungarian):
kritikus infrastruktúra; rezilienciavizsgálat; technológiai reziliencia; szeizmikus veszély;
Open access

Summary. Safety and security of critical infrastructure networks is one of today’s top priorities, as they are getting increasingly complex and interdependent. Thus, their potential failure due to unforeseen and extreme events may result in excessive direct and indirect losses. Recently, focus has shifted from protection to resilience, i.e. the ability of a system exposed to a hazard not only to resist, but accommodate to and recover from the hazard effects.

This paper – by the implementation of the IMPROVER technological resilience analysis – demonstrates the seismic technological resilience assessment of a section of M1 Highway in Hungary. Resilience against the community’s tolerances as well as risk-based resilience indicators are evaluated. The results suggest that technological resilience could be improved, thus certain resilience treatment options are highlighted.

Összefoglalás. A kritikus infrastruktúra-hálózatok biztonsága napjaink egyik legfontosabb prioritása, mivel ezek egyre összetettebbek és kölcsönösen függnek egymástól. Így az előre nem látható és szélsőséges események miatti esetleges meghibásodásuk túlzott mértékű közvetlen és közvetett veszteséget eredményezhet. A közelmúltban a hangsúly a védelemről a rezilienciára, rugalmasságra helyeződött át, vagyis a veszélynek kitett rendszer azon képességére, hogy nemcsak ellenálljon, hanem alkalmazkodjon is a veszélyhatásokhoz, és helyreálljon azokból.

Jelen cikk – az IMPROVER technológiai ellenállóképesség-elemzés felhasználásával – az M1-es autópálya egy szakaszának szeizmikus technológiai ellenálló képességének vizsgálatát mutatja be. Az értékelés az IMPROVER keretein belül kifejlesztett, az ISO 31000 kockázatkezelési folyamatába integrálódó ICI-REF keretrendszert (IMPROVER Critical Infrastructure Framework) követi. A keretrendszer különféle módszereket ajánl a kritikus infrastruktúra ellenálló képességének felmérésére.

Elsőként meghatározzuk és számszerűsítjük a vizsgált szakasz szeizmikus veszélyeztetettségét a valószínűségi szeizmikus veszélyeztetettségi analízis segítségével, melynek eredményeképpen a helyszíneknek a spektrális gyorsulás – túllépési valószínűség kapcsolatát mutató veszélyeztetettségi görbéit kapjuk meg. Ezt követően különböző károsodási szintekhez meghatározzuk az érintett hídszerkezetek sérülékenységi görbéit, mely a spektrális gyorsuláshoz tartozó tönkremeneteli valószínűséget mutatja. Az esemény és a károsodás bekövetkezte esetén megváltozó útpálya kapacitás és forgalmi helyzet alapján az áteresztő képesség csökkenése mellett a menetidőtöbblet is számítható, így a közvetlen károk költségei mellett az indirekt költségek is számszerűsíthetőek, és így a bekövetkezési valószínűségekből és a költségekből a kockázatot számítjuk.

Értékeljük a közösség toleranciáival szembeni rezilienciát, valamint a kockázatalapú reziliencia mutatókat. Részletes leírást adunk a forgalomszimulációkat is magában foglaló katasztrófaelhárítási és helyreállítási modellek alkalmazásáról. A cél az, hogy kiszámítsuk a várható felhasználói késések időbeli alakulását a különböző elemzett forgatókönyveknél, és összegezzük az ebből eredő várható költségeket a végső helyreállításig. A reziliencia értékelése két megközelítésen alapul: 1) összehasonlítás a felhasználói toleranciával, és 2) a reziliensség kockázatalapú értékelése. Az eredmények alapján a technológiai reziliensség javítható, melyre több kezelési lehetőséget is felvázolunk. Az autópálya komplex reziliencia-kezelési stratégiáinak kidolgozásakor azonban az IMPROVER-en belül kifejlesztett egyéb módszerek, például a szervezetelemzés (IORA) és a holisztikus önértékelési (CIRI) eszközök eredményeire is támaszkodni szükséges.

  • 1

    2011. évi CXXVIII. törvény a katasztrófavédelemről és a hozzá kapcsolódó egyes törvények módosításáról

  • 2

    2012. évi CLXVI. törvény a létfontosságú rendszerek és létesítmények azonosításáról, kijelöléséről és védelméről

  • 3

    65/2013. (III. 8.) Korm. rendelet a létfontosságú rendszerek és létesítmények azonosításáról, kijelöléséről és védelméről szóló 2012. évi CLXVI. törvény végrehajtásáról

  • 4

    161/2019. (VII. 4.) Korm. rendelet a közlekedési létfontosságú rendszerek és létesítmények azonosításáról, kijelöléséről és védelméről

  • 5

    249/2017. (IX. 5.) Korm. rendelet az infokommunikációs technológiák ágazathoz kapcsolódó létfontosságú rendszerek és létesítmények azonosításáról, kijelöléséről és védelméről

  • 6

    234/2011. (XI. 10.) Korm. rendelet a katasztrófavédelemről és a hozzá kapcsolódó egyes törvények módosításáról szóló 2011. évi CXXVIII. törvény végrehajtásáról

  • 7

    1249/2010. (XI. 19.) Korm. határozat az európai kritikus infrastruktúrák azonosításáról és kijelöléséről, valamint védelmük javítása szükségességének értékeléséről szóló, 2008. december 8-i 2008/114/EK tanácsi irányelvnek való megfelelés érdekében végrehajtandó kormányzati feladatokról

  • 8

    Bruneau, M., Chang, S. E., Eguchi, R. T., Lee, G. C., O’Rourke, T. D., Reinhorn, A. M., … von Winterfeldt, D. (2003) A framework to quantitatively assess and enhance the seismic resilience of communities. Earthquake Spectra, Vol. 19. No. 4. pp. 733–752.

  • 9

    CEN (2008) EN 1998-2 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance. Part 2: Bridges.

  • 10

    CIWIN (2013) https://ec.europa.eu/home-affairs/networks/critical-infrastructure-warning-information-network-ciwin_en

  • 11

    EFEHR (2016) European Facilities for Earthquake Hazard & Risk. http://www.efehr.org [last visited: August 2016].

  • 12

    European Council Directive (2008) Council Directive 2008/114/EC of 8 December 2008 on the identification and designation of European critical infrastructures and the assessment of the need to improve their protection. Official Journal of the European Union, 23 December 2008.

  • 13

    Gyenes Zs. (ed. 2011) Nemzeti katasztrófakockázat-értékelés. BM Országos Katasztrófavédelmi Főigazgatóság.

  • 14

    HEATCO (2006) Developing harmonized European approaches for transport costing and project assessment. HEATCO.

  • 15

    Honfi, D., Lange, D., Malm, A., Mindykowski, P., Alheib, M., Bouffier, C., … Rød, B. (2017) Technological resilience concepts applied to critical infrastructure. IMPROVER project deliverable D3.2

  • 16

    Honfi, D., Lundin, E., Sjöström, J., Lange, D., Vigh, L. G., Petersen, L., & Ioannou, I. (2018) Report of technological resilience concepts applied to living labs. IMPROVER project deliverable D3.3.

  • 17

    IMPROVER (2018) IMPROVER (Improved risk evaluation and implementation of resilience concepts to critical infrastructure, H2020 Grant agreement ID: 653390).

  • 18

    KKK (2001) EHR: Egységes Hídnyilvántartási Rendszer (Bridge Inventory Database).

  • 19

    Magyar Közút (2016) Az országos közutak 2015. évre vonatkozó keresztmetszeti forgalma. Magyar Közút, November 2016.

  • 20

    National Directorate General for Disaster Management. https://www.katasztrofavedelem.hu/

  • 21

    Petersen, L. (2018) M1 Highway Questionnaire Results, IMPROVER project, European Commission H2020.

  • 22

    Petersen, L., Fallou, L., Reilly, P., Serafinelli, E., Carreira, E., & Utkin, A. (2016) Social resilience criteria for critical in-frastructures during crises. IMPROVER project, Deliverable 4.1, European Commission H2020.

  • 23

    Petersen, L., Sjöström, J., & Horvath, E. (2019) Evaluating critical infrastructure resilience via tolerance triangles: Hungarian Highway pilot case study. Proceedings of the International ISCRAM Conference, pp. 1210–1225.

  • 24

    Priestley, M. J. N., Seible, F., & Calvi, G. M. (1996) Seismic design and retrofit of bridges. New York, NY, John Wiley & Sons, Inc.

  • 25

    Pursiainen, C., Bjarte, R., Baker, G., Honfi, D., & Lange, D. (2016) Critical Infrastructure Resilience Index. Risk, reliability and safety: innovating theory and practice - Proceedings of the 26th European Safety and Reliability Conference (ESREL 2016).

  • 26

    Simon J., & Vigh L. G. (2016) Seismic fragility assessment of integral precast multi-span bridges in areas of moderate seismicity. Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 14. No. 11. pp. 3125–3150.

  • 27

    Simon J., & Vigh L. G. (2018) Seismic reliability assessment of typical road bridges in Hungary. Journal of Earthquake Engineering, Vol. 22. No. 10. pp. 1758–1786.

  • 28

    Tierney, K., & Bruneau, M. (2007) Conceptualizing and measuring resilience: a key to disaster loss reduction, TR news 250. Transportation Research Board, pp. 14–15.

  • 29

    UNISDR (2009) 2009 UNISDR terminology on disaster risk reduction. United Nations International Strategy for Disaster Reduction (UNISDR). Geneva, Switzerland, May 2009.

  • 30

    Vigh L. G., Zsarnóczay Á., Simon J., Mahler A., & Bán Z. (2018) Helyi spektrumok alkalmazása földrengésre történő méretezésre. Budapest, Magyar Mérnöki Kamara.

  • 31

    Woessner, J., Danciu, L., Giardini, D., Crowley, H., Cotton, F., Grünthal, G., … Stucchi, M., and the SHARE Consortium (2015) The 2013 European Seismic Hazard Model: key components and results. Bulletin of Earthquake Engineering, Vol. 13. pp. 3553–3596. https://doi.org/10.1007/s10518-015-9795-1

  • Collapse
  • Expand
Cover Scientia et Securitas
Scientia et Securitas
Online ISSN:
2732-2688

Editor-in-Chief:

Founding Editor-in-Chief:

  • Tamás NÉMETH

Managing Editor:

  • István SABJANICS (Ministry of Interior, Budapest, Hungary)

Editorial Board:

  • Attila ASZÓDI (Budapest University of Technology and Economics)
  • Zoltán BIRKNER (University of Pannonia)
  • Valéria CSÉPE (Research Centre for Natural Sciences, Brain Imaging Centre)
  • Gergely DELI (University of Public Service)
  • Tamás DEZSŐ (Migration Research Institute)
  • Imre DOBÁK (University of Public Service)
  • Marcell Gyula GÁSPÁR (University of Miskolc)
  • József HALLER (University of Public Service)
  • Charaf HASSAN (Budapest University of Technology and Economics)
  • Zoltán GYŐRI (Hungaricum Committee)
  • János JÓZSA (Budapest University of Technology and Economics)
  • András KOLTAY (National Media and Infocommunications Authority)
  • Gábor KOVÁCS (University of Public Service)
  • Levente KOVÁCS (Óbuda University)
  • Melinda KOVÁCS (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences (MATE))
  • Miklós MARÓTH (Avicenna Institue of Middle Eastern Studies )
  • Judit MÓGOR (Ministry of Interior National Directorate General for Disaster Management)
  • József PALLO (University of Public Service)
  • István SABJANICS (Ministry of Interior)
  • Péter SZABÓ (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences (MATE))
  • Miklós SZÓCSKA (Semmelweis University)

Ministry of Interior
Science Strategy and Coordination Department
Address: H-2090 Remeteszőlős, Nagykovácsi út 3.
Phone: (+36 26) 795 906
E-mail: scietsec@bm.gov.hu

DOAJ

2023  
CrossRef Documents 32
CrossRef Cites 15
Days from submission to acceptance 59
Days from acceptance to publication 104
Acceptance Rate 81%

2022  
CrossRef Documents 38
CrossRef Cites 10
Days from submission to acceptance 54
Days from acceptance to publication 78
Acceptance Rate 84%

2021  
CrossRef Documents 46
CrossRef Cites 0
Days from submission to acceptance 33
Days from acceptance to publication 85
Acceptance Rate 93%

2020  
CrossRef Documents 13
CrossRef Cites 0
Days from submission to acceptance 30
Days from acceptance to publication 62
Acceptance Rate 93%

Publication Model Gold Open Access
Submission Fee none
Article Processing Charge none

Scientia et Securitas
Language Hungarian
English
Size A4
Year of
Foundation		 2020
Volumes
per Year		 1
Issues
per Year		 4
Founder Academic Council of Home Affairs and
Association of Hungarian PhD and DLA Candidates
Founder's
Address		 H-2090 Remeteszőlős, Hungary, Nagykovácsi út 3.
H-1055 Budapest, Hungary Falk Miksa utca 1.
Publisher Akadémiai Kiadó
Publisher's
Address		 H-1117 Budapest, Hungary 1516 Budapest, PO Box 245.
Responsible
Publisher		 Chief Executive Officer, Akadémiai Kiadó
Applied
Licenses		 CC-BY 4.0
CC-BY-NC 4.0
ISSN ISSN 2732-2688 (online), 3057-9759 (print)
   

Monthly Content Usage

Abstract Views Full Text Views PDF Downloads
Jun 2024 0 61 6
Jul 2024 0 58 6
Aug 2024 0 55 14
Sep 2024 0 85 6
Oct 2024 0 282 15
Nov 2024 0 100 0
Dec 2024 0 3 0