Κατακόρυφη Διάταξη Επιταχυνσιογράφων στην Πάτρα: Χαρακτηριστικά Εδαφικής Απόκρισης με Βάση τις Διαθέσιμες Σεισμικές Καταγραφές

Κατακόρυφη Διάταξη Επιταχυνσιογράφων στην Πάτρα: Χαρακτηριστικά Εδαφικής Απόκρισης με Βάση τις Διαθέσιμες Σεισμικές Καταγραφές Downhole Accelerograph Array in Patras: Characteristics of Ground Response Based on Available Earthquake Recordings ΘΕΟΦΙΛΟΠΟΥΛΟΥ,Ο.Σ. ΠΕΛΕΚΗΣ, Π.Κ. ΑΘΑΝΑΣΟΠΟΥΛΟΣ, Γ.Α. ΒΛΑΧΑΚΗΣ, Β.Σ. ΜΠΑΤΙΛΑΣ, Α.Β Πολιτικός Μηχανικός, Μεταπτυχιακή Φοιτήτρια, Π.Π. Πολιτικός Μηχανικός, Αναπληρωτής Καθηγητής, Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε. Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής, Π.Π. Πολιτικός Μηχανικός, Διδακτορικός Φοιτητής, Π.Π. Πολιτικός Μηχανικός, Διδακτορικός Φοιτητής, Π.Π. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Τα διαθέσιμα δεδομένα που αφορούν την κατακόρυφη διάταξη επιταχυνσιογράφων της Πάτρας (VA-1) περιλαμβάνουν περισσότερες από 1000 σεισμικές καταγραφές καθώς και στοιχεία για την, σχετικά σύνθετη, στρωματογραφία και την κατανομή V S βάθος στη θέση της εγκατάστασης. Στο παρόν άρθρο υπολογίζονται οι (εμπειρικές) συναρτήσεις μεταφοράς της κίνησης στις στάθμες των υπογείων οργάνων και εκτιμώνται τα χαρακτηριστικά εδαφικής απόκρισης (δεσπόζουσες περίοδοι και ενίσχυση). Διαπιστώνεται ότι οι φασματικοί λόγοι H/V των επιφανειακών καταγραφών παρέχουν τη δυνατότητα της αποτελεσματικής αναγνώρισης των καταγραμμένων χαρακτηριστικών της κίνησης. ABSTRACT : The available data from the Patras accelerograph vertical array (VA-1) include more than a thousand of seismic recordings as well as information on the relatively complex soil stratigraphy and distribution of V S vs depth at the location of installation. In this paper the (empirical) transfer functions of motion at the levels of underground instruments are estimated and the characteristics of soil response (dominant periods and amplification) are assessed. It is found that the calculated spectral ratios H/V of seismic recordings at the ground surface can provide an efficient tool for identification of the recorded motion characteristics. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η εγκατάσταση κατακόρυφων διατάξεων επιταχυνσιογράφων (downhole array) άρχισε να εφαρμόζεται από τις αρχές της δεκαετίας του 1980 (Katayama et al., 1984) και σύντομα έγινε ευρέως αποδεκτή ως ένα πολύτιμο εργαλείο για την πειραματική (δηλαδή ενόργανη) μελέτη της σεισμικής απόκρισης των εδαφικών σχηματισμών (Assimaki et al., 2008). Η ταυτόχρονη καταγραφή της εδαφικής (ασθενούς ή ισχυρής) σεισμικής κίνησης στην επιφάνεια του εδάφους καθώς και σε διάφορα βάθη από την επιφάνεια σε συνδυασμό με τη γνώση της στρωματογραφίας και των εδαφικών ιδιοτήτων επιτρέπει κατ αρχήν την εμπειρική μελέτη της επίδρασης των τοπικών εδαφικών συνθηκών (Yee et al., 2013, Bala et al., 2009). Περαιτέρω, γίνεται δυνατή η ανάπτυξη αναλυτικών ή αριθμητικών προσομοιωμάτων για τη μελέτη του φαινομένου της εδαφικής ενίσχυσης και σύγκριση της υπολογιζόμενης με την παρατηρούμενη συμπεριφορά. Οι ανωτέρω συγκρίσεις επιτρέπουν την βαθμονόμηση των αναπτυσσόμενων προσομοιωμάτων καθώς και την επιβεβαίωση και προσδιορισμό της μηγραμμικής συμπεριφοράς των εδαφικών υλικών υπό σεισμική φόρτιση σε συνθήκες ελευθέρου πεδίου (Stewart and Kwok, 2008, Kokusho, 2011). Σε πολλές χώρες η εγκατάσταση κατακορύφων διατάξεων επιταχυνσιογράφων μεγάλου βάθους (500 m ή περισσότερο) αποτελεί απαραίτητο συμπλήρωμα της εγκατάστασης

εθνικών ή τοπικών οριζόντιων δικτύων επιταχυνσιογράφων π.χ. Kik-net (Ιαπωνία), Garner Valley Array (Καλιφόρνια, Η.Π.Α.), κ.α., (Aoi et al., 2004, Steidl et al., 1996). Στο παρόν άρθρο αξιοποιούνται οι διαθέσιμες καταγραφές του κατακόρυφου δικτύου VA-1, για τον υπολογισμό των μέσων φασματικών λόγων, οι οποίοι συγκρίνονται με αποτελέσματα απλοποιημένων υπολογισμών εδαφικής απόκρισης στη θέση εγκατάστασης. 2. ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ ΔΙΑΤΑΞΗ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΙΟΓΡΑΦΩΝ VA-1 Η θέση της διάταξης VA-1 φαίνεται στις δορυφορικές φωτογραφίες Google-Earth του Σχήματος 1-(α), στις οποίες σημειώνονται και οι θέσεις του αστικού δικτύου της Πάτρας, UPAN (Μπατίλας κ.α., 2014), καθώς και οι θέσεις των σεισμικών γεγονότων που έχουν καταγραφεί από την κατακόρυφη διάταξη VA-1, Σχήμα 1-(β). (α) (β) Σχήμα 1. (α) Δίκτυο εγκατεστημένων επιταχυνσιογράφων Πανεπιστημίου Πατρών και (β) οι θέσεις των καταγραμένων σεισμών από την κατακόρυφη διάταξη VA-1 (Δορυφορικές φωτογραφίες Google-Earth) Figure 1. (α) Accelerograph network of the University of Patras and (β) the locations of seismic events recorded at vertical array VA-1 (Satellite images Google-Earth TM ) Η VΑ-1 περιλαμβάνει ένα επιφανειακό επιταχυνσιόμετρο και τρία υπόγεια επιταχυνσιόμετρα εγκατεστημένα στο εσωτερικό τριών γειτονικών γεωτρήσεων σε βάθη 20 m, 34 m και 71.5 m από την εδαφική επιφάνεια, Σχήμα 2. Η συλλογή των καταγραφών γίνεται από σύστημα ψηφιοποίησης καταγραφής με δυνατότητα ανάκτησης δεδομένων διαμέσου του διαδικτύου. Η εδαφική τομή στη θέση της κατακόρυφης διάταξης VΑ-1 μέχρι βάθος 73 m παρουσιάζεται στο Σχήμα 2, με βάση τα αποτελέσματα της δειγματοληπτικής γεώτρησης Γ-1, στον πυθμένα της οποίας εγκαταστάθηκε το βαθύτερο από τα τρία υπόγεια επιταχυνσιόμετρα. Με βάση το Σχήμα 2, η στρωματογραφία χαρακτηρίζεται σύνθετη και περιλαμβάνει εναλλασσόμενες στρώσεις συνεκτικών και αμμωδών/χαλικωδών εδαφικών σχηματισμών. Ο φρεάτιος ορίζοντας είναι αρτεσιανός και συναντάται στα 8 m. Με βάση τα αποτελέσματα εφαρμογής της μεθόδου ετεροσυσχέτισης (cross-correlation) στις σεισμικές καταγραφές της κατακόρυφης διάταξης έγινε επίσης δυνατός ο προσδιορισμός της ταχύτητας διάδοσης των εγκαρσίων σεισμικών κυμάτων V S ως συνάρτηση του βάθους (V S -βάθος) που παρουσιάζεται στο Σχήμα 2-(δ) και βρίσκεται σε συμφωνία με την κατανομή των τιμών Ν SPT (Πελέκης, κ.ά., 2014). Παρατηρείται ότι η τιμή της V S αυξάνεται γενικά με το βάθος και προσεγγίζει την τιμή V S =550 m/sec σε βάθος 35 m, περίπου. Η τιμή της μέσης ταχύτητας στα πρώτα 30 m του εδάφους προκύπτει V S30 =284 m/sec, και αντιστοιχεί σε κατηγορία εδάφους C κατά EC-8.

Σχήμα 2. (α) Εδαφική τομή στη θέση VΑ-1, (β) βάθος εγκατάστασης οργάνων στη θέση VΑ- 1, (γ) αριθμός κτύπων Ν SPT και (δ) καμπύλη V S -βάθος Figure 2. (α) Stratigraphy at the site VΑ-1, (β) depths of instruments, (γ) SPT blow count and (δ) V s vs. depth variation 3. ΔΙΑΘΕΣΙΜΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΚΑΤΑΓΡΑΦΩΝ Κατά τους πρώτους 7 μήνες λειτουργίας της κατακόρυφης διάταξης επιταχυνσιογράφων VΑ- 1 έγινε δυνατή η καταγραφή μεγάλου αριθμού (1107) γεγονότων, ποικίλου μεγέθους (0.8 έως 6.2) προερχόμενων από αποστάσεις 3.3km έως 337km και αζιμουθιακές γωνίες (0.3 έως 359.9) από τη θέση της διάταξης. Χαρακτηριστικό παράδειγμα των διαθέσιμων στοιχείων της μετρηθείσας σεισμικής εδαφικής συμπεριφοράς παρουσιάζεται στο διάγραμμα του Σχήματος 3-(α). Στο διάγραμμα αυτό συνοψίζονται οι συναρτήσεις μεταφοράς (δηλ. H ) των μέσων (947 καταγραφές) φασμάτων οριζόντιας κίνησης (γεωμετρικός μέσος των δύο οριζόντιων συνιστωσών), σε βάθη -34m, -20m, και στην εδαφική επιφάνεια. Παρατηρείται ότι η καταγραφείσα κίνηση στη βάση της κατακόρυφης διάταξης (-71.5m) ενισχύεται γενικά, κατά τη διάδοσή της προς την επιφάνεια του εδάφους, επιτρέποντας την αναγνώριση τόσο της δεσπόζουσας περιόδου όσο και δευτερευουσών περιόδων ταλάντωσης. Ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα διαγράμματα του Σχήματος 3-(β) όπου παρουσιάζονται αντίστοιχα φασματικοί λόγοι της καταγραμμένης κατακόρυφης φασματικής κίνησης. Τα διαγράμματα αυτά υποδεικνύουν ότι και η κατακόρυφη συνιστώσα της κίνησης βάσης ενισχύεται κατά τη διάδοσή της προς την επιφάνεια του εδάφους, με δεσπόζουσες όμως τιμές περιόδων σημαντικά μικρότερες των αντίστοιχων της οριζόντιας κίνησης. Υπενθυμίζεται ότι βασική παραδοχή της μεθόδου φασματικού λόγου H/V, αποτελεί η μη-ύπαρξη ενίσχυσης της κατακόρυφης συνιστώσας της κίνησης. Σημειώνεται ότι τα διαθέσιμα αποτελέσματα των σεισμικών καταγραφών (παράδειγμα των οποίων παρουσιάζεται στο Σχήματα 3) είναι δυνατόν να διαχωρισθούν σε ομάδες, ώστε να διερευνηθεί η επιρροή παραμέτρων όπως: 1) η απόσταση και το αζιμούθιο του σεισμικού γεγονότος, 2) η ένταση της κίνησης στη βάση της κατακόρυφης διάταξης, και 3) το χρησιμοποιούμενο τμήμα (παράθυρο) της χρονικής ιστορίας.

6.0 5.5 VA-1 Μέσες καμπύλες: 947 σεισμικές καταγραφές (α) 6.0 5.5 VA-1 Μέσες καμπύλες: 947 σεισμικές καταγραφές (β) 5.0 5.0 4.5 4.5 V 0 4.0 4.0 3.5 3.5 H i 3.0 2.5 H 0 V i 3.0 2.5 V 20 2.0 2.0 H 20 1.5 H 34 1.5 1.0 1.0 V 34 0.5 H 71.5 0.5 V 71.5 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Period (sec) 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Period (sec) Σχήμα 3. Καταγραμμένη φασματική ενίσχυση (α) της οριζόντιας συνιστώσας και (β) της κατακόρυφης συνιστώσας της κίνησης βάσης (μέσες καμπύλες 947 σεισμικών καταγραφών) Figure 3. Recorded spectral amplification of (α) horizontal component and (β) vertical component of base motion (mean curves of 947 seismic events) 4. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚA ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ VA-1 Οι διαθέσιμες καταγραφές μεγάλου αριθμού σεισμικών γεγονότων στη θέση της κατακόρυφης διάταξης VA-1 αποτελούν πολύτιμη βάση δεδομένων για την άμεση εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τα χαρακτηριστικά εδαφικής απόκρισης της συγκεκριμένης θέσης. Συγκεκριμένα, είναι δυνατόν να εξαχθούν στοιχεία της εδαφικής ενίσχυσης, των δεσποζουσών περιόδων της κίνησης, του ισοδύναμου βάθους υποβάθρου και της επιρροής των διεπιφανειών μεταξύ διαφορετικών εδαφικών στρωμάτων στην τελική διαμόρφωση της επιφανειακής κίνησης. Επίσης, σε συνδυασμό με τη γνωστή στρωματογραφία και τις εδαφικές ιδιότητες στη συγκεκριμένη θέση (βλ. Σχήμα 2) γίνεται δυνατή η αντίστροφη ανάλυση για τη βαθμονόμηση και τον έλεγχο αξιοπιστίας διαφόρων απλοποιημένων ή και περισσότερο σύνθετων μεθόδων ανάλυσης της εδαφικής σεισμικής απόκρισης. 4.1 Σταθερότητα των καταγραμμένων συναρτήσεων μεταφοράς Η σταθεροποίηση της μορφής των υπολογιζόμενων συναρτήσεων μεταφοράς όσο αυξάνεται ο αριθμός των διαθέσιμων καταγραφών σεισμικών γεγονότων σε συγκεκριμένη θέση, αποτελεί συνήθως επιβεβαίωση της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων της περαιτέρω επεξεργασίας των δεδομένων. Στα διαγράμματα του Σχήματος 4 παρουσιάζονται οι εμπειρικές συναρτήσεις μεταφοράς (φασματικοί λόγοι οριζόντιας κίνησης, H 0 ) για αυξανόμενο αριθμό καταγραφών (50, 100, 200, 400) στη θέση VA-1, για τις περιπτώσεις (α) σεισμών μικρών επικεντρικών αποστάσεων (R<30km) και (β) σεισμών μεγάλων επικεντρικών αποστάσεων (R>80km). Σημειώνεται ότι οι τιμές των φασματικών λόγων των σεισμικών καταγραφών έχουν προκύψει με αξιοποίηση των τμημάτων των χρονικών ιστοριών που αντιστοιχούν στα κύματα-s (παράθυρο κυμάτων-s). Σημειώνεται επίσης ότι στους υπολογισμούς έχουν χρησιμοποιηθεί φάσματα απόκρισης και όχι φάσματα Fourier, με βάση την διαπιστωμένη υπεροχή των φασμάτων απόκρισης όσον αφορά την ομαλοποιημένη μορφή τους (Zhao et al., 2006). Παρατηρείται ότι και στις δύο περιπτώσεις επικεντρικών αποστάσεων η μορφή των φασματικών λόγων παρουσιάζει σταθερότητα όσον αφορά τις δεσπόζουσες περιόδους της οριζόντιας κίνησης, η εδαφική όμως ενίσχυση εμφανίζεται αυξημένη στην περίπτωση των μακρινών σεισμών.

Σχήμα 4. Φασματικοί λόγοι (H 0 ) υπολογισμένοι με αξιοποίηση 50, 100, 200 και 400 σεισμικών καταγραφών για τις περιπτώσεις (α) σεισμών μικρών επικεντρικών αποστάσεων (R<30km) και (β) σεισμών μεγάλων επικεντρικών αποστάσεων (R>80km). Figure 4. Spectral ratios (H 0 ) calculated for 50, 100, 200 and 400 seismic recordings for the case of (α) earthquakes with small epicentral distance (R<30km) and (β) earthquakes with large epicentral distance (R>80km). 4.2 Επίδραση της έντασης του σεισμικού κραδασμού Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η επίδραση της έντασης του σεισμικού κραδασμού στη βάση της κατακόρυφης διάταξης, στη μορφή των φασματικών λόγων H 0. Στο διάγραμμα του Σχήματος 5-(α) παρουσιάζονται μέσες φασματικές καμπύλες οριζόντιας κίνησης στη θέση VA-1, για επιταχύνσεις βάσης κυμαινόμενες από 0.00882 gal έως 5.54 gal. Παρατηρείται μικρή επιρροή της έντασης της κίνησης βάσης στη μορφή των φασματικών λόγων H 0, η οποία δικαιολογείται μερικώς από τις πολύ μικρές εντάσεις κίνησης σε όλες τις περιπτώσεις. Κυρίως όμως οφείλεται στο γεγονός ότι η συνάρτηση μεταφοράς αντιστοιχεί σε σταθερό βάθος 71.5m και δεν αντιλαμβάνεται την αύξηση του βάθους της ταλαντούμενης στήλης εδάφους, που προκαλείται από την αύξηση της έντασης του διεγείροντος κραδασμού. 4.3 Επίδραση του βάθους της κατακόρυφης διάταξης Το βάθος της βάσης της κατακόρυφης διάταξης επιταχυνσιογράφων H b αναμένεται να επηρεάζει τη μορφή των καταγραμμένων φασματικών λόγων, δεδομένου ότι όσο αυξάνεται το βάθος 1) αυξάνεται και το ύψος της ταλαντούμενης εδαφικής στήλης, και 2) παρεμβάλλονται περισσότεροι διαφορετικοί εδαφικοί σχηματισμοί μεταξύ βάσης και κορυφής της εδαφικής στήλης. Στο διάγραμμα του Σχήματος 6 παρουσιάζονται οι μέσοι φασματικοί λόγοι (947 γεγονότα) H 0 /H b της οριζόντιας κίνησης θεωρώντας ότι το βάθος της κατακόρυφης διάταξης είναι 20m, 34m και 71.5m. Η παρατήρηση του διαγράμματος κάνει φανερό ότι (όπως αναμένεται) η δεσπόζουσα περίοδος αυξάνεται από 0.30sec έως 0.63sec όσο αυξάνεται το βάθος εγκατάστασης του επιταχυνσιογράφου βάσης. Είναι φανερό ότι οι καταγραμμένες κινήσεις δεν είναι δυνατόν να δώσουν πληροφορίες για την απόκριση (και δεσπόζουσες περιόδους) στήλης εδάφους βάθους μεγαλύτερου των 71.5m. Ενδιαφέρον εν

H/V τούτοις παρουσιάζει το γεγονός ότι σε όλες τις περιπτώσεις βαθών εδαφικής στήλης, η εδαφική ενίσχυση κυμαίνεται από 3.30 έως 3.7. H 0 ` 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 (α) 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Period (sec) a max <0.02 gal 0.05<a max <0.10 gal 0.3 <a max <1 gal a max >1 gal 1.0 (β) 0.5 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Σχήμα 5. Μέσες φασματικές καμπύλες (α) H 0 και (β) H/V για αυξανόμενες τιμές της επιτάχυνσης βάσης. Figure 5. Mean spectral curves (α) H 0 and (β) H/V for increasing values of base acceleration. 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 Period (sec) a max <0.02 gal 0.05<a max <0.10 gal 0.30 <a max <1 gal a max >1 gal Σχήμα 6. Μέσοι φασματικοί λόγοι H 0 /H b των οριζόντιων καταγραμμένων κινήσεων και αντίστοιχη καμπύλη των καταγραμμένων φασματικών λόγων H/V. Figure 6. Mean recorded horizontal spectral ratio curves H 0 /H b and corresponding H/V spectral ratio curve. 5. ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΦΑΣΜΑΤΙΚΩΝ ΛΟΓΩΝ H/V Το γεγονός ότι οι διαθέσιμες σεισμικές καταγραφές μιας κατακόρυφης διάταξης επιταχυνσιογράφων εμπεριέχουν εκτός από τα χαρακτηριστικά της συγκεκριμένης θέσηςκαι τα χαρακτηριστικά μεγάλου αριθμού σεισμικών πηγών και διαδρομών των σεισμικών κυμάτων, δεν επιτρέπει την εστίαση στα αμιγή χαρακτηριστικά της θέσης. Ο ανωτέρω προσδιορισμός είναι δυνατόν να αντιμετωπισθεί με τον υπολογισμό των φασματικών λόγων των διαθέσιμων καταγραφών. Ο όρος φασματικός λόγος χρησιμοποιείται για να δηλώσει 1) το λόγο των φασμάτων οριζόντιας κίνησης προς κατακόρυφη κίνηση (H/V) στην επιφάνεια

του εδάφους (ο οποίος είναι διαθέσιμος χωρίς την ύπαρξη κατακόρυφης διάταξης) που έχει προταθεί αρχικά από τον Nakamura (1989) για καταγραφές μικροθορύβου, αλλά έχει ήδη επεκταθεί σε (ασθενείς και ισχυρές) σεισμικές καταγραφές, και 2) για να δηλώσει το λόγο των φασμάτων οριζόντιας κίνησης στην εδαφική επιφάνεια και σε συγκεκριμένο βάθος στο εσωτερικό του εδάφους (συνάρτηση μεταφοράς). Οι ανωτέρω φασματικοί λόγοι θεωρούνται γενικά απαλλαγμένοι από τις επιδράσεις σεισμικής πηγής και διαδρομής και χρησιμοποιούνται για τη μελέτη των αμιγών χαρακτηριστικών απόκρισης μιας συγκεκριμένης θέσης. Αποκτάει, επομένως, ιδιαίτερο ενδιαφέρον η σύγκριση των καταγραμμένων φασματικών λόγων H/V και H 0 /H b στη θέση της κατακόρυφης διάταξης, δεδομένου ότι η εξαγωγή συμπερασμάτων για την εδαφική απόκριση με αξιοποίηση επιφανειακών μόνον οργάνων παρουσιάζει προφανή οικονομικά πλεονεκτήματα. Στο Σχήμα 5-(β) παρουσιάζεται η επίδραση της αύξησης της επιτάχυνσης βάσης στην φασματική μορφή των λόγων H/V. Παρατηρείται ότι οι τιμές της δεσπόζουσας περιόδου και της εδαφικής ενίσχυσης αυξάνονται σημαντικά (μέχρι και διπλασιασμού) όσο αυξάνεται η ένταση της εδαφικής ταλάντωσης. Στο Σχήμα 6 παρουσιάζονται οι μέσες φασματικές καμπύλες H 0 /H 20, H 0 /H 34 και H 0 (947 καταγραφές) καθώς και η αντίστοιχη φασματική καμπύλη H/V. Παρατηρείται 1) ότι η φασματική καμπύλη H/V αποτελεί οιωνεί-περιβάλλουσα των επι-μέρους φασματικών καμπυλών H 0 /H b και 2) ότι υποδεικνύει με καλή προσέγγιση τις τιμές των δεσποζουσών περιόδων καθώς και την τιμή της εδαφικής ενίσχυσης. 6. ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ Θεωρώντας ότι η εδαφική τομή στη θέση της κατακόρυφης διάταξης 1) περιλαμβάνει 3 στρώματα, οριζόμενα από τα βάθη εγκατάστασης των τεσσάρων επιταχυνσιογράφων (0m έως -20m, -20m έως -34m, και -34m έως -71.5m) και με μέσες τιμές V S προσδιοριζόμενες από το διάγραμμα του Σχήματος 2, και 2) ότι το σεισμικό υπόβαθρο συμπίπτει με τη θέση του βαθύτερου οργάνου (δηλ. -71.5m) είναι δυνατός ο προσεγγιστικός και απλοποιημένος υπολογισμός των δεσποζουσών περιόδων των αντίστοιχων εδαφικών στηλών, χρησιμοποιώντας την απλοποιημένη μέθοδο υπολογισμού της δεσπόζουσας περιόδου για πολύστρωτους εδαφικούς σχηματισμούς. Για την περίπτωση μονόστρωτου σχηματισμού (0 έως -20m), V S1 =260 m/sec, προκύπτει ότι Τ 1 = 4Η/V S = 4x20/260 = 0.31sec. Για την περίπτωση δίστρωτου σχηματισμού (0 έως -20m και -20m έως -34m), V S1 =260 m/sec και V S2 = 350 m/sec προκύπτει Τ 1 = 0.31 sec, Τ 2 = 0.16 sec και Τ S = 0.43 sec. Για την περίπτωση τρίστρωτου σχηματισμού (0 έως -20m και -20m έως -34m, -34m έως - 71.5m), V S1 =260 m/sec, V S2 = 350 m/sec και V S3 = 550 m/sec προκύπτει Τ 1 = 0.43 sec, Τ 2 = 0.27 sec και Τ S = 0.6 sec. Παρατηρείται ότι οι ανωτέρω υπολογισμένες τιμές περιόδων βρίσκονται σε καλή συμφωνία με τις δεσπόζουσες περιόδους των καταγραμμένων κινήσεων στις θέσεις των επιταχυνσιογράφων της κατακόρυφης διάταξης. Αξίζει να σημειωθεί ότι η τιμή Τ = 0.31sec δεν αναγνωρίζεται ευκρινώς στην καμπύλη του φασματικού λόγου H/V. Το γεγονός αυτό ερμηνεύεται λαμβάνοντας υπόψη ότι στη θέση της κατακόρυφης διάταξης έχει καταγραφεί ενίσχυση της κατακόρυφης συνιστώσας της κίνησης για τιμές περιόδων μικρότερων των 0.3sec. 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η μελέτη των διαθέσιμων ασθενών σεισμικών καταγραφών στην κατακόρυφη διάταξη επιταχυνσιογράφων του αστικού δικτύου της Πάτρας οδηγεί στα ακόλουθα συμπεράσματα: 1) Παρατηρείται γενικά σημαντική ενίσχυση των φασματικών επιταχύνσεων της οριζόντιας κίνησης κατά τη διάδοσή της προς την επιφάνεια του εδάφους 2) Παρατηρείται επίσης ενίσχυση των φασματικών επιταχύνσεων της κατακόρυφης κίνησης, η οποία εκδηλώνεται κυρίως σε περιόδους μικρότερες των 0.3sec, 3) Παρατηρείται καλή συμφωνία μεταξύ των δεσποζουσών περιόδων των καταγραμμένων φασματικών λόγων H 0 και προσεγγιστικά υπολογισμένων αντίστοιχων τιμών, με βάση

τις κατακόρυφες αποστάσεις των επιταχυνσιογράφων της κατακόρυφης διάταξης και τις αντίστοιχες τιμές της ταχύτητας διάδοσης των εγκαρσίων κυμάτων V S, 4) Διαπιστώνεται η αξιοπιστία της μεθόδου των φασματικών λόγων H/V της καταγραμμένης επιφανειακής κίνησης για τον προσδιορισμό των δεσποζουσών περιόδων στη θέση της κατακόρυφης διάταξης. Επιπλέον, η διεισδυτική ικανότητα της μεθόδου H/V αυξάνεται με την αύξηση της έντασης της εδαφικής ταλάντωσης. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Εκφράζονται ευχαριστίες για την υποστήριξη της παρούσας έρευνας στο πλάισιο του Υποέργου 5 της Πράξης «ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ_Ενίσχυση Ερευνητικών Ομάδων στην Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε.», με κωδικό MIS383576, που υλοποιείται μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» με τη συγχρηματοδότηση της Ευρωπαϊκής Ένωσης (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο ΕΚΤ) και του Ελληνικού Δημοσίου. 8. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Aoi, S., Kunugi, T., and Fujiwara, H., (2004), Strong-motion seismograph network operated by NIED: K-net and KiK-net, Journal of Japan Association for Earthquake Engineering, Vol. 4, No 3 (Special Issue). Assimaki, D., and Li, W., (2008), Site amplification and attenuation via downhole array seismogram inversion: a comparative study of the 2003 Miyagi Oki aftershock sequence, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol 98, No. 1, pp.301-330. Bala, A., Grecu, B., Ciugudean, V. and Raileanu, V., (2009), Dynamic properties of the Quaternary sedimentary rocks and their influence on seismic site effects. Case study in Bucharest City, Romania, Soil Dynam. And Earth. Eng., Vol. 29, pp.144-154. Katayama, T., Farjoodi, J., and Sato, N. (1984), Measurement of seismic ground strain by a dense seismograph array, WCEE, Vol. 2, pp. 207-214. Kokusho, T., (2011), Seismic amplification formula using average Vs in equivalent surface layer established by vertical array strong motion records, Advances in Unsaturated Soil, Geo-Hazard, and Geo-Environmental Engineering: pp. 227-234. Nakamura, Y., (1989), A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface, QR of Railway Technical Research Institute, Vol 30, pp. 25-33. Steidl, J.H., A.G. Tumarkin, and R.J. Archuleta, (1996), What is a reference site?, Bull. Seismol. Soc. Am., Vol 86, pp. 1733-1748. Stewart, J., and Kwok, A., (2008), Nonlinear seismic ground response analysis: code usage protocols and verification against vertical array data, Geotechnical Engineering and Soil Dynamics IV, May 18-22, 2008, Sacramento, CA, ASCE Geotechnical Special Publication, No. 181. Yee, E., Stewart, J. and Tokimatsu, K., (2013), Elastic and large-strain nonlinear seismic site response from analysis of vertical array recordings, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 139, pp. 1789-1801. Zhao J.X., Irikura K., Zhang J., Fukushima Y., Somerville P.G., Asano A., Ohno Y., Oouchi T., Takahashi T., and Ogawa H., (2006), "An Empirical Site-Classification Method for Strong-Motion Stations in Japan Using H/V Response Spectral Ratio, Bull. Seism. Soc. Am., Vol. 96, No. 3, pp. 914-925. Πελέκης, Π.Κ., Μπατίλας, Α.Β., Βλαχάκης, Β.Σ., Θεοφιλοπούλου, Ο.Σ., Αθανασόπουλος, Γ.Α., και Ξενάκης,.Β., (2014), Χρήση της συνάρτησης αλληλοσυσχέτισης για τον χαρακτηρισμό θέσης κατακόρυφης διάταξης επιταχυνσιογράφων, 7 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής Μηχανικής, Αθήνα, Νοέμβριος 2014. Μπατίλας, Α.Β., Πελέκης, Π.Κ., Βλαχάκης, Β.Σ., και Αθανασόπουλος, Γ.Α., (2014), Αστικό Δίκτυο Επιταχυνσιογράφων στο Πολεοδομικό Συγκρότημα Πάτρας Χαρακτηριστικά Δικτύου και Ανάλυση Καταγραφών, 7 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής Μηχανικής, Αθήνα, Νοέμβριος 2014.