Акселерограмма землетрясения в Иране (1978 год) | это... Что такое Акселерограмма землетрясения в Иране (1978 год)? (original) (raw)

Акселерограмма землетрясения в г. Тебес (Иран, 1978 г., гориз.) и ее спектры ответа

В данной статье, в качестве иллюстрации аналоговой акселерограммы (АА), рассматривается запись горизонтального ускорения при катастрофическом землетрясении, произошедшем 16 сентября 1978 года в окрестностях иранского города Тебес.
Акселерограмма представляет запись высокоинтенсивных сейсмических колебаний (Am=Amax=0.934g). При этом, тип регистрирующей аппаратуры и ориентация акселерометра (N—S или W—E) не известны. Сама сейсмостанция предположительно находилась вблизи города Тебес на расстоянии 10—25 км от эпицентра.

Сейсмограмма от АА Тебес (Иран, 1978, гориз.) и спектры ответа

Содержание

Спектры ответа

В спектрах ответа этой акселерограммы отчетливо проявляются резонансные зоны (пики), где уровни ответных ускорений резко снижаются даже при минимальных значениях относительного демпфирования «k». Обычно частный спектр при k=0 (отсутствии демпфирования) не имеет практического применения. Он является не более чем показателем некоторых свойств акселерограммы. В данном случае его большое уровневое расхождение со спектром минимального демпфирования (k=0.005) указывает на то, что резонансные процессы в частотных диапазонах 5—7 и 9—14 Гц возбуждаются гармониками малой (относительно Am) амплитуды. Такие спектры ответа весьма показательны и интересны для исследования. В частности по ним видно, что использовать эту акселерограмму в динамическом анализе колебаний объекта без учета в нем демпфирования неприемлемо — можно получить сильно преувеличенный динамический эффект.

Спектральный анализ акселерограммы

По представленным спектрам ответа (СО) видно, что эта акселерограмма может быть резко избирательна к отдельным собственным частотам объекта. Если исследуемый объект (например, несущий металлический каркас) будет иметь низшую собственную частоту 2.5 Гц и относительное демпфирование 0.02, то его ответные колебания будут определяться спектральным уровнем ускорения 1.5 g (провалом СО) . При таком интенсивном воздействии (Am = 0.93g , — 10 баллов по шкале MSK-64 и её специальной градации ускорений ) это совсем не много. Такой динамически «мягкий» (низкочастотный) каркас, спроектированный без условий его сейсмостойкости с минимумом ужесточающих и упрочняющих связей, скорее всего, выдержит такую перегрузку. А теперь представим, что проектировщик изначально закладывал в конструкцию требования сейсмостойкости. Его каркас получился, например, в четыре раза более жестким и в два раза более прочным по отношению к горизонтальным инерционным нагрузкам. Но вот результат, — при низшей собственной частоте 5 Гц и этой акселерограмме, ответные колебания каркаса выразятся теперь через спектральный уровень в 5g. Трудно представить сейсмостойкость несущей большую полезную массу конструкции при таких горизонтальных перегрузках. Что же получается, вполне обоснованная и правильная ориентированная работа может быть напрасной? Конечно, нет. Просто в первом случае положительный результат получился под влиянием благоприятных факторов, которые вполне могут иметь место при реальном землетрясении, но которые являются исключительными, случайными и неприемлемыми в антисейсмическом проектировании новых объектов. Рассмотренный пример показывает, насколько сложным параметром является расчетная сейсмическая нагрузка, зависящая как от индивидуальных свойств воздействия, так и от собственных динамических характеристик объекта.

Производная сейсмограмма

Максимальное отклонение сейсмограммы составляет без малого 200 см. Это в 3.3 раза больше, чем у сейсмограммы СА-482 (Am=0.4g), хотя максимумы ускорений этих двух процессов отличается только в 2.3 раза. Учитывая, что связь между масштабами ускорения акселерограммы и отклонениями производной сейсмограммы линейная, можно сделать вывод о повышенном уровне горизонтальных сейсмоперемещений у данной АА. Такие повышенные сейсмоперемещения характерны для периферии эпицентральной зоны землетрясения, и являются результатом влияния особо низкочастотных составляющих колебаний земной коры (0.05 —0.2 Гц), формирующихся в этой зоне, а затем быстро затухающих по мере удаления от эпицентра.

Оцифровка акселерограммы

Ниже приведена оцифровка АА, которая в таком виде может быть использована для динамического анализа сейсмостойкости объекта с помощью различных методов численного интегрирования. Оцифровка дана в специальном текстовом MS DOS формате записи значений, нормированных по максимальной абсолютной величине 999. В каждой строке, начиная с 11-той позиции, размещаются 15 значений (по пять позиций на число). В начале строки для удобства чтения указывается общий порядковый номер ее первого значения. Оцифровка дается с постоянным шагом времени (в данном случае с предельно большим) 0.02с, в ней используется два масштабных коэффициента: первый (множитель) — преобразует ее к исходной физической норме ускорений (в долях g); второй — масштабирует акселерограмму к расчетному уровню. Процесс ввода значений оцифровки из текстового файла целесообразно организовывать таким образом, чтобы в первых его строках ( в позициях 7—70) могла быть записана любая поясняющая информация.

       Акселерограмма землетрясения в г. Tебес (Иран) 16.09.78
     (продолжительность 20.0 с (шаг 0.02 с);  Amax=915.3 см/с2)

1000/- значений .................................; масштаб.мн. RM= .9346E-03 1) 0 -66 -32 0 -12 -14 -32 -19 -6 -22 -39 -52 -71 -97 -62 16) -26 40 47 50 86 144 177 196 192 187 149 96 126 198 246 31) 225 197 168 142 155 155 156 72 8-107-108-135-179-198-156 46)-196-247-262-172-129-120-152-165-128 -95 14 40 53 80 199 61) 264 283 282 217 120 21 -33 -17 -17 -18 -48 -88 -62-116-178 76)-271-266-227-133-132-100 -89-123-151-184-135 13 17 39 147 91) 143 104 98 95 221 228 168 168 92 33 134 160 66 -3 -68 106)-129-129 -65 -22 -10 27 53 -41 -43 -2 7 -13 -44 -65 -52 121)-116 -41 27 86 80 90 39 -16 -36 -3 9 28 75 48 22 136) 52 28 43 -58-140-161-170-112 -45 -3 41 42 -19 -71-107 151)-131 -49 27 110 78 109 -12 -86-152 -69 -27 -56-119-104-110 166) -64 -13 -34 44 -25-125 -57 -25 -24 81 91 103 104 2 41 181) 40 -21 78 160 239 240 242 150 225 231 109 106 154 106 65 196) 212 282 207 59 -49 51 76 29 135-127-270-362-379 -63 82 211) -49 -64 -31-118 32 137 226 289 133-142 44 132 94 -59 -11 226)-106 -41 -32 82 139 42 93 61 127 77 211 61-205 -81-102 241)-108 60 260 5-135 -36 -55 125 45 22 85-266-348-264-342 256) 69 248 140 201 105 150 147 223 151 258 72 -33 -47 -43 46 271) 188 248 208 100 157 -67 58 243 244 164 294 108 -68-130 -77 286)-127-165-132-194-280-417-327-122-116 35 240 37-167-435-113 301) 409 537 606 683 567 217-572 0 413 353 249 157 631 -32-411 316)-356-641-581-637-583-706-520-415-300 -91 201 150 332 582 650 331) 734 788 -91-165-405-662-625-273 41 851 601 -40-163-675-800 346)-691-595-404-526-255 37 999 772 523-198-766-755-594-502-342 361)-210-155-456-496-567-174 83 147 23-158 49 156 17-143-150 376)-112-110 -23 2-153-172-127-104-148 160 277 62 -33 42-136 391)-297-327-365-311-366-108 163 220 251 175-176-284-262-278-244 406) -60 -59 135 242 334 458 492 479 366 220 118 5 4 201 292 421) 242 411 176 37-232-447-397-213 -96-148-248-288-390-277 -70 436) 489 421 174-209-329-434-359-146 175 501 356 331 273 103 -4 451) 307 367 283 278 142 111 76 126 100 120 48 156 264 127 -78 466)-187-190-212-228 -59 -89-129-134-468-557-657-233 130 379 366 481) 140 215 149 257 728 640 370 303 336 337 171 147 299 405 447 496) 289 119 51 -10 -58 -73 292 331 392 432 320 71 220 286 223 511) 161 101 33 -50-266-107 205 208 227 115 27 111 19 -91-169 526)-251-373-334 39 279 133 -9 -61 -67 66 135 72 12-184-341 541)-235 -65 -64 84 140 69-228-354-362-265 7 198 338 258 79 556) -49-223-144 11 116 173 21-124-218-186-133 -86 -31 -64 -87 571) -14 5 -73 -52 -50-149-232-316-224-273-313-359-399-366-305 586)-149 -53 45 183 97-105-107 127 205 88 29 11 126 61 -6 601) 132 163 -8-124-168 18 39 66 114 58 -24-101 46 95 65 616) 92 -3 7 22 -56-148-104 -13 -85-151-135 -83-182-234-209 631) -84 3 16 45 65 87 -15 -97 -26 153 114 180 -7 -6-104 646)-162-163 -11 -9 -5 67 -57 -87 -92 -96-122 46 158 147 84 661) 35 -31 53 33 82 132 157 164 184 65 19 -48 -70 -76 -38 676) -84-137 -72 -10 72 25 -39-107-155-223-266 -91 36 42 -30 691) 24 33 -3 16-129 -65 -93 -43 -13 33 49 51 -11 -40 -65 706)-153-159 4 79-149-105-111-126-220-220 51 92 93 67 57 721) 76 5 183 198 253 345 224 215 180 172 219 187 270 304 242 736) 67 -5 152 138 115 2-146-149 -45 13 65 165 183 102 13 751) -78-161-155 56 6 -38 16 -30-190-112 -56 -92-104 -56 146 766) 271 214 138 128 208-141 -43 58 -89-142 65 206 300 309 96 781) 121 -22-155-218-135 -36 -30 35 76 93 -44 13 -34 33 -45 796)-167-133-112-165-110-124 -90 73 235 302 232 133 -43 -53 -87 811) -58 -16 4 56 16 -92-281-160 -82 34 -43 70 72-250-424 826)-291-144 -60 -66 -1 5-102-165-264-135-166-100 39 -3 -35 841) -36 18-103-175 -79 -20 -67 48 115 181 67 -30-159-108 12 856) 10 23 -29 -44 56 96 112 78 47 32 47 49 16 -26 11 871) -24 41 43 138 134 90 77 81 41 -8 -69-166-152-100 -52 886) 85 107 120 130 -15 -92-198 -46 25 -96 -41 -29 -54 -88 -28 901) 30 31-122 -69 -46-105 -62 -61 -74-116-148-153-110 63 210 916) 231 159 48 -4 -37 78 150 213 236 237 164 118 58 0 -33 931) -38 92 62 141 178 207 101 91 78 7 -94-154 -85 -47-101 946) -82 -78-125-212-199-194 -55 19 148 64 4 37 92 122 116 961) 83 34 -50 -52 67 155 201 235 220 158 99 116 113 59 31 976) -11 -67-115 -47 -95 -99 92 112 23 -55 -51 -69 -55 25 106 991) 51 -31 -48 -9 20 43 70 100 55 0 0 Шаг оцифровки DTA= .0200 с. Масштаб оцифровки RMA= 1.00

См. также