Διερεύνηση της συμπεριφοράς και προτάσεις σχεδιασμού κατασκευών σε σεισμούς κοντινού πεδίου

Abstract

A new method was developped for the extraction of velocity pulses found in seismic records often occuring in the near fault region. The wavelet proposed by Mavroeides & Papageorgiou (2003) is used, and the properties of the wavelet (period Tp, amplitude A, nimber of cycles γ, phase ν and time location) are determined using an automated method. The period of the pulse is determined using the product of the velocity and displacement response spectra, while the rest of the parameters of the wavelet are determined using the Cumulative Absolute Dusplacement (CAD) and the cross-correlation between the velocity time histories of the record and the pulse. The proposed method was tested using the results of Baker (2007), It was coticed that in several cases multiple significant pulses exist. Τhe proposed method was extended to extract multiple pulses. This was done by subtracting the velocity time history of the pulse from that of the record, and using the residual ground motion as the new “record”. During pulse extraction, it was noticed that the criteria used for the determination of the significance of the first pulse were not suited for the characterization of further pulses. A new criterion was proposed, based on the location of further pulses relative to the first on the time axis. Pulses that coincide with the first and are located nearer to its begining are significant. Based on the realization of the significance of the duration of the first pulse, a suggestion was made to substitite the original record by the part of it that coincides with the first pulse, This substitution was found to be feasible if the periods examined did not exceed the period of the first pulse by more than 50%. Next, a statistical investigation of the parameters of the pulse was carried out, and a correlation between the period of the pulse with both the magnitude of the earthquake and the distance. The aplitude of the pulse was found to be correlated to distance, while the other two paramaters, ν and γ were found not to be correlated to any seismological parameters and rather should be determined using statistical distributions (gamma and uniform, respectiveley). Lastly, a recommendation is made for the modification of the design response spectrum considering the expected earthquake magnitude, and the Joyner - Boore Distance. Pulse period is then used to define the new Tc, Td periods, while pulse ampitude for the determination of the spectral pseudo-velocity and, since it is considered constant, the spectral pseido-acceleration.

Στην παρούσα διατριβή αναπτύχθηκε μια νέα μέθοδος για τον προσδιορισμό των παλμών ταχύτητας που εντοπίζονται κυρίως ε καταγραφές στην περιοχή κοντά στο ρήγμα. Η μέθοδος χρησιμοποιεί το κυματίδιο των Mavroeides & Papageorgiou (2003) και προσδιορίζει τα χαρακτηριστικά του παλμού (περίοδο Tp, εύρος A, αριθμό κύκλων γ, φάση ν και χρονική θέση) με μια αυτοματοποιημένη μέθοδο, για την οποία έχει αναπτυχθεί κατάλληλο λογισμικό. Η μέθοδος προσδιορίζει την περίοδο του παλμού από το γινόμενο των φασμάτων ταχυτήτων και μετακινήσεων, ενώ οι υπόλοιπες παράμετροι του κυματιδίου προσδιορίζονται με τη βοήθεια της Αθροιστικής Απόλυτης Μετακίνητης (Cumulative Absolute Displacement - CAD) και τη διασυσχέτιση των χρονοϊστοριών παλμού και καταγραφής. Η αξιοπιστία της μεθόδου ελέγχθηκε με τη βοήθεια των αποτελεσμάτων της μελέτης του Baker (2007). Επειδή διαπιστώθηκε ότι σε αρκετές περιπτώσεις υπάρχουν περισσότεροι του ενός σημαντικοί παλμοί, όπως υποστηρίζουν και άλλοι ερευνητές, η μέθοδος επεκτάθηκε για τον εντοπισμό τους. Η επέκταση γίνεται αφαιρώντας αλγεβρικά τη χρονοϊστορία ταχυτήτων του παλμού από αυτή της καταγραφής, και χρησιμοποιώντας το σήμα που εναπομένει για την επανάληψη της μεθόδου. Κατά την εξαγωγή παλμών διαπιστώθηκε ότι τα κριτήρια σημαντικότητας του 1ου παλμού δεν μπορούν να εφαρμοστούν για τους υπόλοιπους, και διατυπώθηκε ένα νέο κριτήριο για τη σημασία των παλμών, σύμφωνα με το οποίο οι επόμενοι παλμοί είναι σημαντικοί εφόσον συμπίπτουν χρονικά με τον πρώτο και βρίσκονται στο πρώτο τμήμα αυτού. Βασιζόμενοι στη διαπίστωση της σημασίας της διάρκειας του 1ου παλμού, προτάθηκε η αντικατάσταση της καταγραφής από το τμήμα αυτής που αντιστοιχεί στον 1ο παλμό, εφόσον η περίοδος της κατασκευής που εξετάζεται δεν ξεπερνά πάνω από 50% την περίοδο του παλμού. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε στατιστική διερεύνηση των παραμέτρων του παλμού, και διαπιστώθηκε συσχέτιση της περιόδου με το μέγεθος και την απόσταση, του εύρους με την απόσταση ενώ οι παράμετροι γ και ν διαπιστώθηκε ότι δεν συσχετίζονται με κάποιες μεταβλητές και προβλέπονται μέσα από κατανομές (γάμμα και ομοιόμορφη αντίστοιχα). Τέλος, προτάθηκε η τροποποίηση του φάσματος σχεδιασμού ανάλογα με την απόσταση κατά Joyner-Boore και το μέγεθος του σεισμού. Η περίοδος ορίζει τις νέες περιόδους Tc, Td, ενώ το εύρος τη φασματική ψευδοταχύτητα και από αυτή την φασματική ψευδοεπιτάχυνση