Эффекты направленности излучения протяженных очагов крупных землетрясений известны сейсмологам давно, но лишь в последние десятилетия, с развитием плотных сетей сейсмических наблюдений, появляется представительный материал и возможность детального изучения этих эффектов.
С 2000-х годов сейсмологи находят свидетельства сверхбыстрого распространения трещин по разломам, приводящего к образованию ударных фронтов (конусов Маха) вследствие интерференции волн, излучаемых концом распространяющейся трещины: в приразломных зонах регистрируются высокие пиковые ускорения (PGA) и скорости (PGV).
В таких случаях в приразломных зонах возникают серьезные разрушения, связанные с воздействием на здания импульсов скорости большой амплитуды (на параллельных разлому составляющих), за которыми следуют воздействия другого типа, от замыкающих разрывов с субрелеевской скоростью, с доминированием нормальных разлому составляющих. Эффект двойного удара разрушает конструкции. Такие явления наблюдались при турецких землетрясениях 2023 г. Другой пример таких землетрясений – землетрясения в Кумамото в Японии 2016 г.
С конца 1990-х годов сейсмологи работают над включением эффектов направленности излучения протяженных очагов в процедуры вероятностного анализа сейсмической опасности (ВАСО) и в строительные нормы, однако к настоящему времени консенсус не достигнут, и прогресса в этой области можно ожидать лишь с накоплением достаточного количества данных наблюдений.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Строительство
Эффекты направленности излучения протяженных очагов крупных землетрясений изучаются сейсмологами с 1980-х годов. Арчулетта и Хартцелл [1] отмечали, что в мире накапливаются записи сильных движений, полученные вблизи очагов сильных землетрясений, и для анализа таких записей необходимо четкое понимание сложностей, возникающих на близких к очагу расстояниях, когда сейсмостанция находится вблизи очага, и сейсмическое излучение исходит из некоторой области или объема. Такие величины дальнего поля, как расстояние до приемника, диаграмма направленности и время прихода P- и S- волн плохо определены, и движение грунта не может быть интерпретировано с использованием тех же подходов, какие были применимы для дальнего поля. Численным моделированием Арчулетта и Хартцелл [1] выявили сильное влияние эффектов направленности на величины пиковых ускорений (PGA ~1195 см/с2) вблизи очага при землетрясении в Империал Вэли 1979 г.
Список литературы
1. Archuleta R., Hartzell S.H. Effects of fault finiteness on near-source ground motion. Bulletin of the Seismological Society of America.1981, vol. 71, no. 4, pp. 939-957. DOI: 10.1785/BSSA0710040939
2. Somerville P., Smith N., Graves R., Abrahamson N. Modification of Empirical Strong Ground Motion Attenuation Relations to Include the Amplitude and Duration Effects of Rupture Directivity. Seismological Research Letters.1997, vol. 68, no. 1, pp. 199-222. DOI: 10.1785/gssrl.68.1.199
3. Baltzopoulos G., Baraschino R., Chioccarelli E., Cito P., Iervolino I. Preliminary engineering report on ground motion data of the Feb. 2023 Turkey seismic sequence. V3 - 17/03/2023.
4. Malhotra P. M 7.8 Turkey Earthquake of February 6, 2023.
5. Garini E., Gazetas G. Second Preliminary Report (8-2-23) Emergence of Fault Rupture. Accelerograms NTUA. Greece. 2023.
6. Rosakis A., Abdelmeguid M., Elbanna A. Evidence of Early Supershear Transition in the Mw 7.8 Kahramanmaraş Earthquake From Near-Field Records. non-peer reviewed preprint. 2023. DOI: 10.31223/X5W95G
7. Abdelmeguid M., Zhao C., Yalcinkaya E., Gazetaz G., Elbanna A., Rosakis A. Dynamics of episodic supershear in the 2023 M7.8 Kahramanmaraş/Pazarcik earthquake, revealed by near-field records and computational modeling.Communications Earth and Environment. 2023, vol. 4. DOI: 10.1038/s43247-023-01131-7
8. Taftsoglou M., Valkaniotis S., Karantanellis E., Goula E., Papathanassiou G. Preliminary mapping of liquefaction phenomena triggered by the February 6 2023 M7.7 earthquake, Türkiye. Syria, based on remote sensing data. Zenodo. 2023. DOI: 10.5281/zenodo.7668401
9. Somerville P. Magnitude scaling of the near fault rupture directivity pulse. Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2003, vol. 137, no. 1-4, pp. 201-212. DOI: 10.1016/S0031-9201(03)00015-3
10. Somerville P. Engineering characterization of near fault ground motion. New Zealand Society for Earthquake Engineering Conference. 2005, p. 8.
11. Spudich P., Chiou B.S. Directivity in NGA earthquake ground motions: Analysis using isochrone theory. Earthquake Spectra. 2008, vol. 24, no. 1, pp. 279-298. DOI: 10.1193/1.2928225
12. Baez J.I., Miranda E. Amplification Factors to Estimate Inelastic Displacement Demands for the Design of Structures in the Near Field. Proceedings of the 12th World Conference on Earthquake Engineering. 2000. URL: https://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/1561.pdf.
13. Shahi S., Baker J. An empirically calibrated framework for including the effects of near-fault directivity in probabilistic seismic hazard analysis. Bulletin of the Seismological Society of America. 2011, vol. 101, no. 2, pp. 742-755. DOI: 10.1785/0120100090
14. Bertero V., Mahin S., Herrera R. Aseismic design implications of near-fault San Fernando earthquake records. Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 1978, vol. 6, no. 1, pp. 31-42. DOI: 10.1002/eqe.4290060105
15. Anderson J.C., Bertero V. Uncertainties in establishing design earthquakes. Journal of Structural Engineering. 1987, vol. 113, no. 8, pp. 1709-1724. :8(1709). DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1987)113
16. Iwan W. Drift spectrum: Measure of demand for earthquake ground motions. Journal of Structural Engineering. 1997, vol. 123, no. 4, pp. 397-404. :4(397). DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1997)123
17. Makris N., Black C. Dimensional analysis of bilinear oscillators under pulse-type excitations. Journal of Engineering Mechanics. 2004, vol. 130, no. 9, pp. 1019-1031. :9(1019). DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9399(2004)130
18. Luco N., Cornell C. Structure-specific scalar intensity measures for near-source and ordinary earthquake ground motions. Earthquake Spectra. 2007, vol. 23, no. 2, pp. 357-392. DOI: 10.1193/1.2723158
19. Mahin S., Bertero V., Chopra A., Collins R. Response of the Olive View hospital main building during the San Fernando earthquake. Report No. UCB/EERC-76/22. Earthquake Engineering Research Center. University of California at Berkeley. 1976.
20. Bertero V., Mahin S., Herrera R. Problems in prescribing reliable design earthquakes. Proceedings of the 6th World Conference on Earthquake Engineering. 1977, vol. 2, pp. 1741-1746.
21. Somerville P., Smith N., Graves R., Abrahamson N. Representation of near-fault rupture directivity effects in design ground motions, and application to Caltrans bridges. Proceedings of the National Seismic Conference on Bridges and Highways. San Diego. California. 1995.
22. Abrahamson N.A. Seismological aspects of near-fault ground motions. Proceedings of the 5th Caltrans Seismic Research Workshop. California Department of Transportation. 1998.
23. Abrahamson N.A. Effects of rupture directivity on probabilistic seismic hazard analysis. Proceedings of the EERI 6th Seismic Zonation Workshop. Palm Springs. California. 2000. 6 p.
24. Rowshandel B. Incorporating source rupture characteristic into ground-motion hazard analysis models. Seismological Research Letters. 2006, vol. 77, no. 6, pp. 708-722. DOI: 10.1785/gssrl.77.6.708
25. Tothong P., Cornell C. A., Baker J. Explicit directivity-pulse inclusion in probabilistic seismic hazard analysis. Earthquake Spectra. 2007, vol. 23, no. 4, pp. 867-891. DOI: 10.1193/1.2790487
26. Abrahamson N.A. Incorporating Effects of Near-Fault Tectonic Deformation into Design Ground Motions, MCEER Webcast http://civil.eng.buffalo.edu/webcast/abrahamson/, 2001.
27. Abrahamson N.A., Somerville P.G. Effects of the Hanging Wall and Footwall on Ground Motions Recorded during the Northridge Earthquake. Bulletin the Seismological Society of America. 1996, vol. 86, no. 1, pp. S93-S99. DOI: 10.1785/BSSA08601B0S93
28. Uniform Building Code.International Conference of Building Officials, Whittier, California. 1997.
29. NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations for new Buildings and other Structures (FEMA 450) Program on Improved Seismic Safety 2003 Edition Provisions Building Seismic Safety Council (BSSC).
30. Hall J., Heaton T., Halling M., Wald D. Near-source ground motion and its effects on flexible buildings. Earthquake Spectra. 1995, vol. 11, no. 4, pp. 569-605. DOI: 10.1193/1.1585828
31. Костров Б.В. Распространение трещин с переменной скоростью // Прикладная математика и механика. 1974. Т. 38. № 3. С. 551-560.
32. Костров Б.В., Осауленко В.И. Распространение трещины с произвольной переменной скоростью под действием статических нагрузок // Известия АН СССР. МТТ. 1976. №. 1. С. 84-99.
33. Das S., Kostrov B.V. An elliptical asperity in shear: fracture process and seismic radiation. Geophysical Journal International. 1985, vol. 80, no.3, pp. 725-742.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Издательство АСВ выпустило учебник для вузов «Железобетонные конструкции», состоящий из двух частей. Первая часть учебника «Расчет конструкций» содержит 388 страниц текста; вторая часть «Проектирование зданий и сооружений» – 380 страниц. Книга подготовлена коллективом авторов из организаций АО «ЦНИИПромзданий», НИУ МГСУ и РУТ (МИИТ).
Введение. Задача сочетания нескольких нагрузок является классической задачей теории принятия решений и в принципе не имеет однозначного решения. Выбор того или иного расчетного сочетания зависит от принятой целевой функции.
Методы. Для оценки коэффициентов сочетаний нагрузок в статье использованы 4 широко известных метода: корень из суммы квадратов, ограничение вероятности суммы, сумма равновероятных пар, метод Туркстры. Кроме того, автором предложен новый способ сочетания нагрузок – метод минимизации затрат на строительство и эксплуатацию от воздействия нескольких нагрузок.
Результаты и обсуждения. Результаты показывают, что большинство подходов позволяет сочетать не сами нагрузки, а факторы, вызванные этими нагрузками, например, усилия в элементах сооружения. При этом для разных элементов сочетания нагрузок будут различными.
Введение. Выполнен анализ зарубежных исследований сейсмостойкости каркасно-обшивных перегородок с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей и панелями обшивок из листовых материалов на основе гипса. Показана актуальность исследования и обозначены проблемы нормирования, ограничивающие широкое распространение каркасно-обшивных перегородок в сейсмоопасных районах. Данная статья является первой из серии статей, посвященных исследованию сейсмостойкости каркасно-обшивных перегородок с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей и панелями обшивок из листовых материалов.
Материалы и методы. Конструкции образцов были приняты исходя из поставленной цели и задач экспериментальных исследований и результатов выполненного обзора и анализа современной научно-технической, нормативной, методической литературы. За основу были приняты экспериментальные образцы, воспроизводящие наиболее распространенные конструктивные решения конструкций каркасно-обшивных перегородок, применяемых в практике строительства. Экспериментальные исследования, предусматривали испытания каркасно-обшивных перегородок с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей, обшитых гипсокартонными панелями, при действии на них квазистатических знакопеременных циклических нагрузок, моделирующих сейсмические воздействия.
Результаты. В рамках настоящей работы проведены экспериментальные исследования сейсмостойкости каркасно-обшивных перегородок с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей и панелями обшивок из листовых материалов на основе гипса. По результатам экспериментальных исследований определены разрушающие нагрузки, установлены схемы повреждения и разрушения образцов, определены предельные значения перекосов, а также установлен характер разрушения образцов при знакопеременных квазистатических нагрузках, моделирующих напряженно-деформированное состояние перегородки, возникающее при сейсмических воздействиях. Выводы. Результаты испытаний подтверждают сейсмостойкость испытанных конструкций каркасно-обшивных перегородок. Полученные данные могут быть использованы при разработке и актуализации нормативно-технических документов, а также при проектировании и возведении каркасно-обшивных перегородок с каркасом из стальных холодногнутых оцинкованных профилей и панелями обшивок из листовых материалов на основе гипса в сейсмических районах.
Введение. Необходимость возведения высотных зданий в условиях плотной городской застройки в 1960-х годах привела к внедрению новой конструктивной системы высотных зданий – ствольной. Одной из ее разновидностей является ствольно-подвесная конструктивная система, которая была воплощена во многих зданиях по всему миру. Кроме архитектурных достоинств здания ствольно-подвесного типа системой обладают рядом конструктивных особенностей, связанных со значительной податливостью несущих элементов. Данная особенность высотных зданий позволяет снизить сейсмическую нагрузку на их конструкции. Трудности, связанные с технической реализацией подвески перекрытий, а также методы расчета, не позволявшие отразить поведение подвесных конструкций при динамических воздействиях, препятствовали применению ствольно-подвесной системы при возведении высотных зданий в сейсмически активных районах. Другим подходом к обеспечению сейсмической защиты высотных зданий является устройство динамических гасителей колебаний. Это требует внедрения в конструкцию сооружения дополнительных массивных элементов, занимающих его внутреннее пространство. Подвесные конструкции в зданиях с несущим стволом потенциально могут выполнять роль элементов динамических гасителей колебаний. Современные методы расчета математических моделей и вычислительные комплексы позволяют проверить это предположение, так как они способны выполнять сложные задачи в области динамических линейных и нелинейных колебаний, в частности колебаний подвесных конструкций зданий. В данной статье представлено новое конструктивное решение ствольно-подвесного здания, а также дана оценка влияния инженерных параметров подвешенной части здания на его сейсмостойкость.
Материалы и методы. Для оценки эффективности предлагаемого конструктивного решения здания в условиях сейсмического воздействия проведено численное моделирование здания в программном комплексе ЛИРА во временной области в шаговой нелинейной постановке.
Результаты. Выявлено, что перемещения и ускорения ствольно-подвесного здания при землетрясении зависят от величины продольной жёсткости упругих связей и массы верхнего подвешенного блока этажей. Определены рациональные параметры подвешенных конструкций, позволяющие снизить колебания всего здания.
Выводы. Изменение массы подвешенных этажей и жёсткости связей между элементами ствольно-подвесного здания может привести к снижению перемещений и ускорений несущих конструкций, гашению колебаний системы. Дальнейшие исследования могут быть посвящены аналитическому определению оптимальных параметров подвешенных конструкций, обеспечивающих восприятие и рассеивание колебательной энергии сейсмического воздействия.
Статистика статьи
Статистика просмотров за 2025 год.
Издательство
- Издательство
- РАСС
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- г. Санкт-Петербург, Гражданский проспект, 79/4/94
- Юр. адрес
- 109428, г Москва, Рязанский р-н, ул 2-я Институтская, д 6 стр 37
- ФИО
- Бубис Александр Александрович (ВИЦЕ-ПРЕЗИДЕНТ)
- Контактный телефон
- +7 (___) _______
- Сайт
- https://aseism.ru/