Rapid estimates experience of reaction spectra based on Fourier spectra of accelerations of ground motions during earthquakes
Abstract
Relevance. In the Russian Federation and abroad, a significant amount of data has been accumulated on the Fourier spectra of ground motions during strong earthquakes. In Russian practice, these data are used, among other things, to estimate the spectra of the ground motions response necessary for seismic-resistant design. However, the procedures for this kind of recalculation are relatively complex and time-consuming. Therefore, at the moment it is useful to additionally have simpler, but with acceptable accuracy, methods of such calculations. The present research is devoted to the designing of a solution to this problem. Aim. Designing of new models for the probabilistic description of the reaction spectra of accelerations of ground motions in earthquakes of different magnitude and distance. The object of research. Empirical attenuation functions with the distance of the motion spectra of different types of soils during earthquakes. Methods. Comprehensive statistical analysis of a large volume of simultaneously recorded Fourier spectra and vibration response spectra of different types of soils during earthquakes of different magnitudes and distances. Comparison of integral (cumulative) Fourier spectra and reaction spectra calculated in pairs for various seismically active regions. The designing models of the reaction spectra were tested by comparing them with the spectra and peak accelerations of ground motions in real earthquakes. Results. Statistical models of the relationship between the reaction spectra and the Fourier spectra of ground motion accelerations have been designed, which make it possible to estimate spectral accelerations with acceptable accuracy based on available data on the levels of the Fourier spectral density of ground motions. The designed models are to a certain extent universal and allow us to estimate the spectra of earthquake reactions for different magnitudes, distances and frequencies, for different types of soils, as well as for simple (“situational”) and integral (cumulative) estimates. The use of the designed models made it possible to obtain new alternative estimates of the relations between peak accelerations of ground motions and maximum values of spectral accelerations of significant practical importance.
References
Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология. Т. 2. М.: Мир, 1983. – С. 751–857.
Брун Дж.Н. Физика сильных движений, вызванных землетрясениями. / В кн.: Сейсмический риск и инженерные решения. М.: Недра, 1981. – С. 129–161.
Ванмарке Э.Х. Реакция сооружений на землетрясения. / В кн.: Сейсмический риск и инженерные решения. М.: Недра, 1981. – С. 256–299.
Газлийские землетрясения 1976 и 1984гг. Ташкент: Фан, 1986. – 368 с.
Геодинамика тектоносферы зоны сочленения Тихого океана с Евразией. / Проблемы сейсмической опасности Дальневосточного региона. Т. VI. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. – 237 с.
Глаговский В.П., Кассирова Н.А., Воронков О.К. и др. Исследования сейсмостойкости скважин нефтедобывающей платформы на шельфе Сахалина. // Нефтяное хозяйство. – 2004. – No 6. – С. 72–77.
Дагестанское землетрясение 14 мая 1970 г. Разрушительные последствия. Инженерная сейсмология. Вопросы сейсмостойкого строительства. М.: Наука, 1981. – 265 с.
Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации ОСР-97. Объяснительная записка и список городов и населенных пунктов, расположенных в сейсмоопасных районах. / Гл. редакторы В.Н. Страхов, В.И. Уломов. – М.: ОИФЗ РАН, 1999. – 57 с.
Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения. М.: Наука, 1975. – 174 с.
Назарбекское землетрясение 11 декабря 1980 г. Ташкент: Фан, 1984. – 145 с.
Папское землетрясение 1984 г. Ташкент: Фан, 1986. – 136 с.
Опасные природные и техногенные процессы в горных регионах: модели, системы, технологии. Коллективная монография. / Под редакцией А.В. Николаев, В.Б. Заалишвили. – Владикавказ: ГФИ ВНЦ РАН, 2019. – 806 с.
Рустанович Д.Н. Колебания поверхности земли в эпицентральных зонах сильных землетрясений. М.: Наука, 1974. – 97 с.
Чернов Ю.К. Эмпирические модели для вероятностных оценок колебаний «мягких» и «твердых» грунтов при землетрясениях. // Геология и геофизика Юга России. – 2024. – Т. 14. No 2. – С. 90–106.
Чернов Ю.К. О новом подходе к учету влияния «грунтового фактора» при вероятностных оценках сейсмической опасности территорий. // Геология и геофизика Юга России. – 2023 – Т. 13. No 4. – С. 55–70.
Шикотанское землетрясение 1994 г. Эпицентральные наблюдения и очаг землетрясения. М.: ОИФЗ РАН, 1995. – 136 с.
Штейнберг В.В., Сакс М.В., Аптикаев Ф.Ф. и др. Методы оценки сейсмических воздействий (пособие). // Вопросы инженерной сейсмологии. – 1993. – Вып. 34. – С. 5–94.
Akkar S., Sandikkaya M.A., Bommer J.J. Empirical ground-motion models for point- and extended-source crustal earthquake scenarios in Europe and the Middle East. // Bulletin of Earthquake Engineering. – 2014. – Vol. 12. No. 1. – рр. 359–387.
Atkinson G.M., Sonley E. Empirical Relationships between Modified Mercalli Intensity, and Response Spectra. // BSSA. – 2000. – Vol. 90(2). – pp. 533–544.
Boore D.M., Atkinson G.M. Ground-motion prediction equations for the average horizontal component of PGA, PGV, and 5%-damped PSA at spectral periods between 0.01 s and 10.0 s. // Earthquake Spectra. – 2008. – Vol. 24. No. 1. – рр. 99–138.
Boore D.M., Joyner W.B., Fumal T.E. Estimation of response spectra and peak accelerations from Western North American Earthquake: An Interim Report. Part 2. // U.S. Geological Survey Open – File Report. – 1994. – pp. 94–127.
Campbell K.W., Bozorgnia Y. NGA ground motion model for the geometric mean horizontal component of PGA, PGV, PGD and 5%-damped linear elastic response spectra at periods ranging from 0.1 s to 10.0 s. // Earthquake Spectra. – 2008. – Vol. 24(1). – рр. 139–171.
Campbell K.W., Bozorgnia Y. Near-Source Attenuation of Peak Horizontal Acceleration From Worldwide Accelerograms Recorded from 1957 to 1993. // In: Proceedings, Fifth U. S.National Conference on Earthquake Engineering, July 10-14 1994 Chicago. Earthquake Engineering Research Institute, Oakland, California. – 1994. – Vol. III. – pp. 283–292.
Danciu L., Kale O., Akkar S. The 2014 earthquake model of the Middle East: ground motion model and uncertainties. // Bulletin of Earthquake Engineering. – 2018. – Vol. 16. – pp. 3497–3533.
Sadigh K., Egan J., Youngs R. Specification of ground motion for seismic design of long period structures. // Earthquake Note. – 1986. – pp. 57–132.
English
Русский
