Моделирование сейсмических воздействий в соответствии с нормативными спектрами реакции

  • Дж.К. Карапетян Институт геофизики и инженерной сейсмологии им. акад. А. Назарова НАН РА, Республика Армения, 3115, г. Гюмри, ул. В. Саргсяна 5
  • Л.Х. Оганесян Институт геофизики и инженерной сейсмологии им. акад. А. Назарова НАН РА, Республика Армения, 3115, г. Гюмри, ул. В. Саргсяна 5
  • Р.К. Карапетян Институт геофизики и инженерной сейсмологии им. акад. А. Назарова НАН РА, Республика Армения, 3115, г. Гюмри, ул. В. Саргсяна 5
DOI: https://doi.org/10.46698/VNC.2025.25.83.001
Ключевые слова: искусственные акселерограммы, сейсмическая опасность, спектры отклика, грунтовое усиление, Спитакское землетрясение, Республика Армения

Резюме

Актуальность работы. Синтетические акселерограммы крайне важны для сейсмостойкого проектирования, особенно в регионах с ограниченным количеством записей сильных движений. В Армении недостаток таких данных затрудняет точную оценку сейсмической опасности и конструктивный расчет сооружений. Цель исследования. Данное исследование направлено на разработку новой методики генерации синтетических акселерограмм на основе нормативных спектральных кривых, что позволит компенсировать нехватку данных о сильных землетрясениях в Республике Армения. Методы. В основу методики положена единственная запись сильного движения от Спитакского землетрясения 07.12.1988, дополненная данными о более слабых местных землетрясениях (Mw ≥ 3.5). Путем накопления и обработки этих записей синтезируются акселерограммы, достоверно отражающие амплитудно-частотные характеристики для различных грунтовых условий. Для генерации акселерограмм, соответствующих спектральным кривым, было разработано специализированное программное обеспечение. Результаты. Предложенный подход позволяет экстраполировать сильные акселерограммы на разные регионы Армении и использовать их при построении карт сейсмической опасности, включая распределение ускорений и спектры реакции. Данный подход повышает точность прогнозирования движений по сравнению с традиционными динамическими кривыми, лишёнными прямой эмпирической основы. Сгенерированные акселерограммы могут применяться при инженерном анализе, адекватной оценке опасности и уточнении нормативных документов сейсмостойкого проектирования. Несмотря на то, что методика разработана для Арменийских сейсмических норм (СН АР), она может быть адаптирована к другим международным стандартам, что расширяет ее значимость для мировой инженерной сейсмологии.

Литература

Al Atik L., Abrahamson N.A., Bommer J.J., Scherbaum F., Cotton F., Kuehn N. The variability of ground-motion prediction models and its components. Seismological Research Letters. 2010. Vol. 81. Issue 5. pp. 794–801. DOI: 10.1785/gssrl.81.5.794.

Barkan D.D. Dynamics of bases and foundations. New York. McGraw-Hill. 1962. 434 p.

BSRA-20.04-2020 – Earthquake Engineering. Design standards, Republic of Armenia. 2020. 93 p.

Chen G., Zhu Z., Hu J. Simulation of response spectrum-compatible ground motions using wavelet-based multi-resolution analysis. Measurement and Control. 2021. Vol. 54. Issue 5–6. pp. 641–646. DOI: 10.1177/00202940211013057.

Chernov Y.K. On estimates of vibration spectra and spectral characteristics of soils for proba-bilistic seismic hazard analysis of territories. Geology and Geophysics of Russian South. 2023. Vol. 13. No. 2. pp. 67–81. DOI: 10.46698/VNC.2023.67.36.006. (In Russ.)

Chernov Yu.K. Rapid estimates experience of reaction spectra based on Fourier spectra of accelerations of ground motions during earthquakes. Geology and Geophysics of Russian South. 2024. Vol. 14. No. 4. pp. 113–127. DOI: 10.46698/VNC.2024.44.23.010. (In Russ.)

Chopra A.K. Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering. Upper Saddle River, NJ. Prentice Hall. 2017. 920 p.

Dabaghi M., Der Kiureghian A. Stochastic model for simulation of near-fault ground motions. Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 2017. Vol. 46. Issue 6. pp. 963–984. DOI: 10.1002/eqe.2839.

Dowding C.H. Construction Vibrations. Englewood Cliffs, NJ. Prentice-Hall. 1996. 610 p.

Fardis M.N. Seismic design, assessment and retrofitting of concrete buildings. Springer. Dordrecht. 2009. 744 p. DOI: 10.1007/978-1-4020-9842-0.

Ferreira M.A., Oliveira C.S., Sousa M.L. An artificial accelerogram generator code written in MATLAB. Engineering Reports. 2020. Vol. 2. Issue 10. Art. No. e12129. DOI: 10.1002/ eng2.12129.

Fidarova M.I., Zaalishvili V.B., Melkov D.A. Correlation between the magnitude of macroseismic intensity and various indicators of instrumental records of fluctuations in the soil stratum. Geology and Geophysics of Russian South. 2023. Vol. 13. No. 1. pp. 59–75. DOI: 10.46698/VNC.2023.17.83.005. (In Russ.)

Gasparini D.A., Vanmarcke E.H. Simulated Earthquake Motions Compatible with Prescribed Response Spectra. MIT Research Report R76-4. 1976.

Huang D., Wang G. Energy-compatible and spectrum-compatible (ECSC) ground motion simulation using wavelet packets. Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 2017. Vol. 46. Issue 11. pp. 1855–1873. DOI: 10.1002/eqe.2887.

Krawinkler H., Seneviratna G.D.P.K. Pros and cons of a modal pushover analysis of seismic performance evaluation. Engineering Structures. 1998. Vol. 20. Issue 4–6. pp. 452–464. DOI: 10.1016/S0141-0296(97)00092-8.

Li X., Wang Y., Zhao B. Spectrum-compatible accelerogram generation using an improved wavelet-based method. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2021. Vol. 141. Art. No. 106506. DOI: 10.1016/j.soildyn.2020.106506.

Priestley M.J.N., Calvi G.M., Kowalsky M.J. Displacement-Based Seismic Design of Structures. Pavia. IUSS Press. 2007. 670 p.

Rezaeian S., Der Kiureghian A. Stochastic Modeling and Simulation of Ground Motions for Performance-Based Earthquake Engineering (PEER Report 2010/02). Berkeley, CA. UC Berkeley. 2010. 22 p.

Richart F.E., Hall J.R., Woods R.D. Vibration of Soils and Foundations. Englewood Cliffs, NJ. Prentice-Hall. 1970. 414 p.

Saragoni G.R., Hart G.C. Simulation of artificial earthquakes. Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 1974. Vol. 2. Issue 3. pp. 249–267. DOI: 10.1002/eqe.4290020305.

Vanmarcke E. Probabilistic modeling of response spectra. Journal of the Engineering Mechanics Division, ASCE. 1979. Vol. 105(EM3). pp. 425–446.

Woods R.D., Jedele L.P. Energy-attenuation relationships from construction vibrations. In: Vibration Problems in Geotechnical Engineering. Eds. G. Gazetas, E.T. Selig. ASCE STP. New York. 1985. pp. 187–202.

Zaalishvili V.B., Kambolov D.A., Melkov D.A., Fidarova M.I. Statistical characteristics calculation of seismic intensity increments for the purpose of seismic microzoning in mountain territories. Sustainable Development of Mountain Territories. 2024. Vol. 16. No. 1. pp. 345–357. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-1-345-357. (In Russ.)

Zaalishvili V.B., Melkov D.A., Fidarova M.I. Correlation between the value of macroseismic intensity and the indicators of instrumental records of the Gouban earthquake of 2000 and the Tbilisi earthquake of 2002. Geology and Geophysics of Russian South. 2022. Vol. 12. No. 1. pp. 89–108. DOI: 10.46698/VNC.2022.74.23.007. (In Russ.)

Опубликован
2025-09-30
Выпуск
Том 15 № 3 (2025): Геология и Геофизика Юга России, 2025 №3
Раздел
Геофизика