Συνθετικές εδαφικές κινήσεις Κεφ.22. Ε.Σώκος Εργαστήριο Σεισμολογίας Παν.Πατρών

Transcript

1 Συνθετικές εδαφικές κινήσεις Κεφ.22 Ε.Σώκος Εργαστήριο Σεισμολογίας Παν.Πατρών

2 Συνθετικές εδαφικές κινήσεις Τι υπολογίζουμε από μια μελέτη σεισμικής επικινδυνότητας..? Μια πιθανολογική εκτίμηση των μέγιστων τιμών κάποιας εδαφικής παραμέτρου σε μία θέση.. Είναι αρκετό.??

3 Συνθετικές εδαφικές κινήσεις Για τον σωστό αντισεισμικό σχεδιασμό χρειαζόμαστε περισσότερες πληροφορίες κυρίως σε σχέση με το συχνοτικό περιεχόμενο και τη διάρκεια των εδαφικών κινήσεων Επομένως το επόμενο στάδιο είναι η επιλογή αντιπροσωπευτικών εδαφικών κινήσεων για την περιοχή μελέτης. Που θα τις βρούμε..??

4 Μεθοδολογίες σύνθεσης

5 Μεθοδολογίες σύνθεσης Τροποποίηση πραγματικών καταγραφών Σύνθεση στο πεδίο του χρόνου Σύνθεση στο πεδίο των συχνοτήτων Εμπειρικές συναρτήσεις Green Αναλυτικές μέθοδοι Υβριδικές μέθοδοι

6 Εμπειρικές μέθοδοι σύνθεσης Αποτελούν την πιο απλή μεθοδολογία σύνθεσης, η οποία είναι και ικανοποιητική σε πολλές περιπτώσεις Προϋπόθεση είναι ότι ξέρουμε τις μέγιστες τιμές της εδαφικής κίνησης, τη διάρκεια, ιδιοπερίοδο κλπ. Χρησιμοποιούμε δεδομένα (βάσεις δεδομένων) από τις οποίες επιλέγουμε κατάλληλες καταγραφές.

7

8 Παράδειγμα

9 Παράδειγμα «Μεταφορά» καταγραφής από μια γειτονική θέση

10 Τροποποίηση πραγματικών Εμπειρική μέθοδος Πλεονεκτήματα Απλότητα Μειονεκτήματα καταγραφών Δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε συντελεστές > 4 Το συχνοτικό περιεχόμενο, η διάρκεια μπορεί να είναι λίγο διαφορετική

11 Στοχαστικές μέθοδοι σύνθεσης

12 Στοχαστικές μέθοδοι σύνθεσης Βασίζονται στη «στοχαστική» μορφή των καταγραφών. Δηλαδή μοιάζουν με ένα τυχαίο σήμα. Υπάρχουν τρεις μεθοδολογίες που ανήκουν στην κατηγορία των στοχαστικών μεθόδων Τεχνική διαμόρφωσης φασματικών πλατών Τεχνική διαμόρφωσης φασματικών πλατών χρησιμοποιώντας συνθετικά σεισμικά φάσματα Τεχνική διαμόρφωσης φασμάτων φάσης

13 Σύνθεση στο πεδίο του χρόνου

14 Συναρτήσεις μορφής (envelope)

15 Μετασχηματισμός Fourier

16 Τεχνική της διαμόρφωσης των φασματικών πλατών Ένα σήμα τυχαίου θορύβου μετατρέπεται μέσω του μετασχηματισμού Fourier σε ένα φάσμα πλάτους και ένα φάσμα φάσης, στη συνέχεια αντικαθιστούμε το φάσμα πλάτους με το επιθυμητό φάσμα χωρίς να μεταβάλουμε το φάσμα φάσης. Τέλος με τον αντίστροφο μετασχηματισμό Fourier υπολογίζουμε το σήμα στο πεδίο του χρόνου.

17 Τεχνική της διαμόρφωσης των φασματικών πλατών

18 Τεχνική της διαμόρφωσης των φασματικών πλατών

19 Προγράμματα SEISMOS 1,2 Το πρόγραμμα SEISMOS1 χρησιμοποιεί εμπειρικές σχέσεις για να υπολογίσει το επιθυμητό φάσμα πλάτους από πληροφορίες για την σεισμική πηγή και υπολογίζει ένα τυχαίο φάσμα φάσης. Στη συνέχεια εφαρμόζει τον αντίστροφο μετασχηματισμό Fourier και πολλαπλασιάζει το σήμα με μια συνάρτηση μορφής. Το πρόγραμμα SEISMOS2 χρησιμοποιεί ένα φάσμα φάσης που ορίζεται από τον χρήστη.

20 Τεχνική της διαμόρφωσης των φασματικών πλατών χρησιμοποιώντας συνθετικά σεισμικά φάσματα Μοντέλο του Brune S( f) = M 0 f 1+ f0 2 Σχήμα 22.11, 22.12

21 Τεχνική της διαμόρφωσης των φασματικών πλατών χρησιμοποιώντας συνθετικά σεισμικά φάσματα

22

23

24 Τεχνική της διαμόρφωσης των φασμάτων φάσης Ξεκινάμε από το πεδίο των συχνοτήτων και χρησιμοποιούμε ένα επιθυμητό φάσμα πλάτους και ένα τυχαίο φάσμα φάσης. Στη συνέχεια με τον αντίστροφο μετασχηματισμό Fourier παίρνουμε το σήμα στο πεδίο του χρόνου το οποίο και διαμορφώνουμε με μια συνάρτηση μορφής (envelope)

25 Τεχνική σύνθεσης με τη μέθοδο ARMA AutoRegressive Moving Average Σύνθεση στο πεδίο του χρόνου. Χρησιμοποιούμε μια σειρά συναρτήσεων που προσομοιάζουν τον στοχαστικό χαρακτήρα των καταγραφών.

26 Στοχαστικές μέθοδοι σύνθεσης Τα συνθετικά επιταχυνσιογραφήματα πρέπει να είναι «ρεαλιστικά» Ως προς τα πλάτη Ως προς το συχνοτικό περιεχόμενο Ως προς τη διάρκεια Πρέπει δηλαδή να έχουν τα χαρακτηριστικά πραγματικών καταγραφών

27 Sumatra 26/12/04

28 Ζάκυνθος 18/10/05

29 Σύνθεση με τη μέθοδο των μικρών σεισμών Βασίζεται στο ότι η επίδραση του μέσου διάδοσης είναι η ίδια τόσο για τους μεγάλους όσο και για τους μικρούς σεισμούς. Εξαρτάται δε κυρίως από την απόσταση και τη σχετική θέση του σημείου παρατήρησης. Ο Hartzell το 1975, προσπάθησε να χρησιμοποιήσει μικρούς σεισμούς ώστε να συνθέσει ισχυρές εδαφικές κινήσεις.

30 Εμπειρικές συναρτήσεις Green

31 Η τεχνική των εμπειρικών συναρτήσεων Green L W D r M L W D r M 1/3 o = = = = = e e e e oe n Geller, 1976

32 Παραδείγματα

33 Αναλυτικές μέθοδοι

34 Αναλυτικές μέθοδοι

35 Υβριδικές μέθοδοι Συνδυασμός αναλυτικών και στοχαστικών μεθόδων

36

37 Επιλογή των σεισμικών δράσεων σχεδιασμού Οι σεισμικές κινήσεις ή δράσεις σχεδιασμού είναι οι ελάχιστες σεισμικές κινήσεις για τις οποίες απαιτείται να γίνεται ο σχεδιασμός των πάσης φύσεως τεχνικών κατασκευών Μπορούμε να περιγράψουμε με ένα συνθετικό επιταχυνσιογράφημα τις δράσεις σχεδιασμού σε μια περιοχή???

38 Σεισμικές δράσεις σχεδιασμού και ο Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός Οι κινήσεις σχεδιασμού καθορίζονται με φάσματα επιταχύνσεων Επιτρέπεται η χρησιμοποίηση πραγματικών ή συνθετικών επιταχυνσιογραφημάτων Στην περίπτωση χρησιμοποίησης πραγματικών επιταχυνσιογραφημάτων απαιτούνται τουλάχιστον πέντε διαφορετικά Αν χρησιμοποιηθούν διαφορετικά για την κατακόρυφη κίνηση πρέπει να χρησιμοποιηθούν καταγραφές από την κατακόρυφη συνιστώσα, διαφορετικά λαμβάνεται σαν 70% της μέγιστης οριζόντιας. Η διάρκεια πρέπει να συμφωνεί με τις εκάστοτε τοπικές εδαφικές συνθήκες και να μην είναι μικρότερη από 15sec. Το μέσο φάσμα των κινήσεων πρέπει να είναι ισοδύναμο με το προβλεπόμενο από τον ΕΑΚ φάσμα σχεδιασμού.

39

40