Transcript p1-417
المحور الثاني
: 1 / 3توقع الزالزل :
عناصر توقع الزالزل ،هى :( أ ) الموقع .
( ب ) القدر الزلزالى .
( ج ) الزمن .
توصل العلم إلى حد ما فى تحديد الموقع والقدر الزلزالى . -ليست هناك قواعد علمية لتحديد الزمن ؛ فهو أمر حيّر الفكر اإلنسانى .
هناك ظواهر تصاحب الزالزل ،هى :* ارتفاع مفاجئ فى تذبذب مستوى تركيز غاز الرادون المشع .
* اختالل المياه الجوفية .
* تغيرات فى سرعتى الموجات الرئيسية والثانوية .
* السلوك الشاذ لبعض الحيوانات .
* حدوث تغيرات فى الخواص المغناطيسية والتوصيل الكهربى .
* التغير فى مستوى مياه البحر .
* االنتفاخ أو التمدد فى القشرة األرضية .
* انبعاث روائح غير طبيعية فى البرك وقنوات الرى .
* توهج السماء بومض مزعج يماثل الدم أو األسهم النارية .
* نظرية الفجوة الزلزالية .
مظاهر فيزيائية للتنبؤ بوقوع الزالزل
ويهدف هذا العلم إلى تقليل المخاطر Mitigationالناجمة عن
حدوث الهزات األرضية وتسهيل عملية تصميم األبنية المقاومة
للزالزل وهذا يتطلب القابلية على معرفة وتخمين أقصى درجات
اإلهتزاز الذي يعانيه المنشأ الهندسي عند حصول الزلزال.
أن علم هندسة الزالزل ال يقتصر على معرفة مكان
حدوث الزالزل املدمرة بل تعيني طبيعة احلركات األرضية املتولدة ونوع
التشويه الذي تعانيه الطبقات العليا من القشرة وابلتايل وضع
األسس احملددة للتصاميم املالئمة أبقل تكلفة ممكنة.
الهدف هو
.1تقليل الخسائر البشرية.
.2تقليل الخسائر اإلقتصادية للمنشآت الحيوية واإلستراتيجية.
ولتخفيف ذلك البد من تحديد :
أ -مدى إحتمال وقوع الزالزل.
ب -مقارنة هذه المخاطر الطبيعية مع التوزيع السكاني ومواقع المرافق العامة
والهامة ومدى تعرضها للمخاطر وتأثرها بها وصوالا إلى تحديد الخطر.
ج -وضع تصاميم ومعايير للبناء وانشاء وفرض تطبيقها بقدر اإلمكان.
ويمكن تصميم المنشآت المقاومة للزالزل وتحديد أقصى درجات
اإلهتزاز بناء على توفير المعطيات اآلتية :
.1معرفة الطبيعة الجيولوجية والزلزالية للموقع وتحديد مواقع الصدوع النشطة
وقيم الشدة الزلزالية .وهذا يتطلب توفير خرائط توزيع الشدة الزلزالية.
.2طبيعة التربة وخواصها الديناميكية .حيث تتسبب الموجات الزلزالية بتمييع
التربة Liquifactionوحصول اإلنهيارات األرضية.
.3دراسة ونمذجة الخواص الديناميكية واإلهتزازية للمنشأ .حيث يحسب زمن
وطور الترددات الزلزالية المتوقعة وطبيعة التوهين الموجي في الموقع
.Attenuation
.4طبيعة المنشأ المطلوب إقامته والعمر اإلقتصادي له.
.1اخلطورة الزلزالية :Seismic Hazard
هي توقع حدوث زلزال ذي مقدار زلزالي معين (الزلزال الحرج) خالل فترة التصميم
المتوقعة للمنشأ الهندسي.
.2الخطر الزلزالي Seismic Risk
هي إحتمالية كون النتائج اإلقتصادية أو اإلجتماعية المترتبة نتيجة حدوث زلزال
معين سوف تساوي أو تتجاوز قيم محددة في مكان أو في منطقة معينة خال ل
فترة تعرض محددة.
إن من اإلحتياجات األساسية عند تحديد الخطر الزلزالي
Riskهي معرفة المكان الذي تحدث فيه الزالزل والزمان
الذي يحتمل حدوثها ولغرض التوصل إلى تصميم دقيق
وقوى يجب حساب تأثيرات جميع القوى الحركية والسكونية.
-1
اخلطورة الزلزالية Hazard
-2
ضعف احلصانة Vulnerability
-3
التعرض Exposure
-4
املوقع Location
الخطر
D
A x B x C = D
: Aالقيمة اإلقتصادية Valueوتشمل اخلسائر البشرية.
)Vulnerability( : Bوهي درجة التخريب الناتج عن الزالزل يف املنشآت احلضرية وللمواقع
ذاهتا.
: Cاخلطوره Hazardوهي إحتمالية وقوع زلزال معني يف موقع معني ضمن فرتة زمنية معينة.
: Dاخلطر الزلزايل Riskوهي الدرجة املتوقعة للخسائر البشرية واملادية يف موقع معني ضمن منطقة
معينة ويف زمن معني.
إن الكثير من المباني معرضة للخطر حيث ال يرجع بالضرورة إلى
إرتفاع مستوى الخطر بقدر ما يرجع إى أن هذه المباني قابلة للتأثر
حتى باإلهت اززات الزلزالية ذات الشدة المنخفضة .والسبب الرئيس أن
هذه المباني قد أقيمت بإستخدام مواد وتقنيات إنشاء ال تكفل لها
سوى قدر قليل من المقاومة للزالزل .ومن اشد هذه المباني قابلية
للتأثر :المباني المقامة من اللبن أو الطوب غير المقوى أو الحجر
ومباني الخرسانة المسلحة الخالية من جدران القص.
أ-
الدراسات الجيولوجية ,وتشمل :
*
التكتونية اإلقليمية ونسق التشويه.
*
خرائط الصدوع المهمة ضمن 100كم.2
*
تحديد أنواع الصدوع.
*
اإل زاحات الحديثة على طول الصدوع.
*
اإلنزالقات األرضية وغيرها.
ب -دراسات هندسة التربة :
*
تقرير حقلي حول ترب األسس.
*
معالجة عدم إستقرار الميل.
*
تطوير معامالت الحركة العنيفة.
ج-
الدراسات الزلزالية :
*
رسم خرائط البؤر السطحية للزالزل.
*
تحديد شدة ومقدار الزلزال والعالقات المتكررة.
*
دراسة كل معلومات الشدة التاريخية قرب الموقع.
*
الربط بين مواقع الزالزل مع الصدوع.
*
تخمين الشدات الزلزالية المستقبلية ( التعجيل – السرعة –
الفترة ).
*
إختيار سجالت الحركة العنيفة.
أوالا :عوامل الخطر الزلزالي
يعتمد مقدار الخطر الزلزالي الذي يتمثل بصفة أساسية في
ِ
المصاحبين للهزة األرضية على عاملين هما-:
الدمار والهالك
-1
الشدة الزلزالية.
-2
كفاءة المباني.
-1الشدة الزلزالية
تتم دراسة مستوى الشدة الزلزالية المتوقعة لمنطقة ما من خالل
دراسة التركيب الجيولوجي والحركي واألحداث الزلزالية السابقة ( التاريخ الزلزالي
للمنطقة ) والبيانات الزلزالية المتوفرة حاليا عن المنطقة ،واستخدام هذه
البيانات في صياغة نموذج رياضي – عن طريق تطبيق نظرية مبادئ اإلحصاء
واالحتماالت – لتحديد مستوى الشدة الزلزالية خالل فترات زمنية مستقبلية مع
توقع زيادة في هذا المستوى باحتمال قدره %10خالل الفترة الزمنية المحددة.
ويعد رسم الخريطة الكنتورية للقيمة القصوى لعجلة (تسارع) الحركة األرضية
المتوقع حدوثها في المناطق المختلفة أفضل أسلوب لتوضيح قيم الشدة
وت َّ
مثل قيمة هذه العجلة عادة كنسبة عشرية أو مئوية
الزلزالية بهذه المناطقُ ،
من قيمة عجلة الجاذبية األرضية.
تابع -1الشدة الزلزالية
وتصنف المناطق من حيث خطورتها الزلزالية –
طبقا لقيمة عجلة الحركة األرضية – إلى أربعة
مناطق هي-:
•
•
•
•
خالية من الخطر (أقل من )0.05
منخفضة الخطر (تتراوح من 0.05إلى )0.1
متوسطة الخطر (تتراوح من 0.1إلى )0.2
عالية الخطر (أكبر من )0.2
-2كفاءة المباني
تستخدم خريطة العجلة األرضية في تقويم كفاءة المباني المقامة في المنطقة
ومعرفة مدى مقاومتها لمستوى الشدة الزلزالية المتوقعة فيها كما تستخدم في
أغراض التصميم الزلزالي للمباني إما مباشرة أو من خالل تحديد العامل الزلزالي
للمنطقة بناءاً على قيمة العجلة األرضية المحددة لهذه المنطقة.
أضرار في احدى المباني بسبب اإلنزالقات األرضية أثناء الزالزل
ثانيا :وسائل تخفيف الخطر الزلزالي
يمكن وضع وتطبيق مجموعة من الخطط تهدف أساسا إلى تخفيف
الخطر الزلزالي واإلقالل قدر اإلمكان من الخسائر في األرواح والممتلكات .
ويمكن تقسيم هذه الخطط إلى عدة عناصر من أهمها ما يلي .-:
-1
االدارة والتخطيط
يتمثل دور اإلدارة والتخطيط في إدارة برنامج تخفيف الخطر الزلزالي
ووضع الخطط وتحديد الدراسات الالزمة في هذا المجال والتنسيق مع
الجهات المسؤولة عن إجراء هذه الدراسات وتطبيق عناصر الخطة
المطلوبة والمتابعة لضمان تنفيذ ماتم تخطيطة وتفرع من اإلدارة
المركزية لجان علمية ومالية ومتابعة للقيام بدورها على الوجة األ كمل
تابع ثانيا :وسائل تخفيف الخطر الزلزالي
-2
الدراسات والبحوث
تعد نتائج الدراسات والبحوث أهم ركيزة يبني عليها وضع برنامج تخفيف الخطر
الزلزالي للمنطقة .ويتم ذلك عادة بالتنسيق بين اإلدارة المركزية لبرنامج تخفيف
الخطر الزلزالي ومراكز البحوث والجامعات لدعم وتنسيق األبحاث في عدة مجاالت
منها علم وهندسة الزالزل والنواحي االقتصادية واالجتماعية المترتبة على حدوث
الزالزل وخطط اإلنقاذ والطوارئ .
وعموماً فإن معامل التصميم الزلزايل للمباين املقاومة للزالزل تعتمد على عدة هى عوامل -:
(أ)
المعامل الزلزالي للمنطقة ويدل على مستوى الشدة الزلزالية المتوقعة في المنطقة،
ويتم تحديده من خالل دراسة مستوى الخطر الزلزالي .وعلى سبيل المثال تتراوح قيمة
المعامل الزلزالي ما بين 0.2إلى 0.3في منطقتى خليج العقبة والجزء الجنوبي
الغربي من المملكة وشمال اليمن .وتقل هذه القيمة في الدرع العربي ووسط وشرق
المملكة.
تابع ثانيا :وسائل تخفيف الخطر الزلزالي
(ب )
معامل قابلية التربة لتضخيم األحمال الزلزالية.
(ج)
( د)
معامل الكفاءة الزلزالية للمبنى ،ويعتمد على نوعية المبنى ومدى
المقاوم للزالزل.
مطابقته لمواصفات التصميم ُ
وتعد
فترة الذبذبة الطبيعية ،وتعتمد على الصالبة األفقية للمبنى ُ .
المباني الخرسانية المسلحة أكثر صالبة من المباني الحديدية .وتقل
قيمة فترة الذبذبة في المباني المنخفضة عنها في المباني الشاهقة.
(هـ)
معامل األهمية للمبنى.
(و)
الشكل الهندسي للمبنى.
COMPARISON PARAMETERS
STRUCTURAL
SYSTEM,
DESIGN
CATEGORY
ZONE FACTOR OF
THE CITY =
Z
Soil Condition,S
RW
التصميم الزلزالى للمنشآت :يعتمد على العوامل التالية :
- 1المعامل الزلزالى للمنطقة Z
معادلة التصميم الزلزالى :
- 2معامل التربة S
- 3معامل الكفاءة الزلزالية R
1.25 Z SI
- 4فترة الذبذبة الطبيعية T
- 5معامل األهمية للمبنى I
2
3
CS
RT
حساب أحمال الزالزل :
حيث V :مجموع األحمال األفقية .
.
CSمعامل التصميم الزلزالى
wالوزن الكلى للمبنى .
من المعادلة :
V CS w
)(Geotechnical Problems
أن الزالزل حني حدوثها تسبب قوى تعادل مئات أو آالف األطنان تنطلق بصورة
فجائية من قشرة األرض نتيجة لرتاكم الضغوط عليها يف بقعة ما وينقسم أتثر اإلنسان
هبذه الطاقة املنطلقة إىل نوعني مباشرة وغري مباشرة فالشكل املباشر يعين ببساطة اهنيار
الرتبة عليه وطمره هبا إذا كان قرب مرتفع ترايب رخو وشديد االحندار او غوصه داخل
األرض يف حالة متيع الرتبة حتت قدميه أو اهنيار الصخور أوانفجار السدود الرتابية
وخالفه .ويعترب اهنيار الصخور أو انفجار السدود الرتابية خسائر فادحة أثناء اهلزات
األرضية الكبرية فاهنيار حواف األودية اليت تنحدر بشكل سريع حمدثة مايسمى ابجلرف
قد يؤدي إىل اجنراف وطمر املساكن اليت بنيت فوقها او تلك اليت اسفل منها ففي
زلززال واحد يف سنة 1976م مبدينة فرويل اإليطالية مت تسجيل أكثر من ()100
اهنيار .
وفيما يلي بعض األمثلة للتأثري املباشر للزالزل :
.1تسبب الزالزل وبشكل خطير تساقط الصخور من الجبال العالية وقد يؤدي هذا
إلى إحداث أض ار ار بالغة سواء أثناء مرور السيارات على الطرق المجاورة
للجبال أو بسبب السقوط المباشر للصخور على المباني كما هو موضح في
شكل ( )14حيث أدت سقوط الصخور إلى دمار في سور مبنى مركز سالح
الحدود في منطقة طيب االسم أثناء زلزال خليج العقبة عام 1995م .
.2االنزالقات والتشققات األرضية تعتبر أحد األسباب الرئيسية المباشرة لدمار
المباني والمنشآت والطرق والسكك الحديدية وخالفها فالشكل ( )15يوضح
انشطار مبنى مدرسي إلى جزئين بسبب انزالق ارضي أثناء زلزال األسكا عام
1964م علما بأن المبنى دمر بالكامل بعد أن استمرت التربة أسفلة باالنهيار
ويوضح الشكل ( )16دمار كامل لطريق أسفلتي بسبب صدوع من جراء الحركة
األرضية .
أضرار في مبنى بسبب تساقط الصخور أثناء الزالزل
تابع أضرار في احدى المباني بسبب اإلنزالقات األرضية أثناء الزالزل
شكل ( )15انشطار مبنى مدرسي بسبب انزالق أرضي أحدثه زلزال االسكا عام 1964م
شكل ( )16دمار
لطريق اسفلتي
بسبب التشققات
األرضية
المصاحبة للزالزل
تشكل
ويالحظ
بحيرة في االموقع
.3تميع التربة وهي ظاهرة تؤدي بسبب الهزة األرضية إلى فقدان نوع من
التربة مقاومتها وتصبح مادة سائلة ومن انواع التربة التي تحدث لها
مثل هذه الظاهرة الرمل الناعم الغير متماسك والرمل المخلوط بالطمي
وتحدث ظاهرة التميع عندما تكون التربة القابلة للتميع مشبعة بالماء
ويوضح الشكل( )17انقالب كامل لمباني بسبب تميع التربة أثناء زالزل
فيجاتا (1964م) .
أما النوع اآلخر لألضرار التي تسببها الزالزل فهو غير المباشرة وهذا النوع ينتج عنه
ضرر اإلنسان بسبب االنهيارات التي تحدث في المباني التي يعيش فيها أثناء حياته
اليومية فأساسات المنشآت تتعرض إلى نوعين من الحركة ينتقالن من األرض إلى
المنشأة فهناك حركة أفقية وهي معروفة أكثر وهناك حركة عمودية وهي اقل حدوثا
وإن كان بعض المختصين يؤكد أن الحركتين متالزمتان الحدوث ولكن كل بمقدار معين
ومختلف عن اآلخر على كل حال حدث أن سجلت حركات شديدة عمودية وأفقية في
الهزة الواحدة ولكن في حدود النسب المتوقعة لكل منها وعادة مايكون االثنان شديدي
القوة كما أن المشكالت الناتجة عن الحركات العمودية تعتمد اكثر على قواها الذاتية
( )absolute valueوقابلية تضخيم المنشأة والتربة لها ( structural
)amplificationأكثر من عالقتها بالحركات األفقية ومقدار تسارعها والتسارع
العمودي وهو مستقل عن الحركات األفقية – يتكاتف في بعض األحيان مع التحميل
العمودي فينتج عنه أضرار بليغة أو حتى االنهيار الكامل كما حدث في انقالب المبنى
الموضح في الشكل ( )18أثناء زلزال المكسيك 1985م وذلك لضعف ترابط األساسات
وضعف التربة وكود النباء (األمريكي) المعمول به حاليا يعطي مواصفات جديدة ضد
التسارع العمودي لتقوية العناصر الضعيفة في المنشأة .
ونظرا لعدم توفر معلومات كافية عن هذين النوعين من الحركات
األرضية ومقدار تسارعهما في كل مناطق النشاط الزلزالي لذا فإننا نجد أن
كثير من المختصين في هندسة الزالزل يميلون إلى قياس ما يسمى بانتفاض
األرض أو ما يسمى أحيانا بـ ( )ground shakingأو ( ground
)movementsوقياس هذا النوع من الحركة األرضية يتطلب استعمال أجهزة
قياس العجلة األرضية وتعطي معلومات جيدة وواسعة للمناطق المعرضة
للهزات األرضية .وعلى الرغم من أن المشاهدات تتراوح ما بين األضرار
البسيطة للمباني إلى الدمار الشامل إال أنه وجد أن بعض المباني استطاعت
مقاومة هزات أرضية عنيفة نظرا لتمتعها بقواعد مربوطة جميعا بشكل جيد
وقد أظهرت المشاهدات ان مثل هذه المباني عايشت هزات عنيفة مثيرة تسببت
في تميع التربة .
تستخدم الشدة الزلزالية Intensityفي تقييم األضرار أو
وصفيا .لهذا السبب تستخدم
تقييما
الدمار الناجم عن حصول الزالزل
ا
ا
خرائط التقسيم الزلزالي التي تعبر عن توزيع أقصى قيمة للشدة
الزلزالية Ioكخرائط للمخاطر الزلزالية.
إن الهدف األساسي في التقسيم الزلزالي هو رسم خارطة
تعبر عن التوزيع الجغرافي الحقيقي للنشاط الزلزالي باإلعتماد على
عدة عوامل منها الشدة الزلزالية ،والمخاطر والحركة األرضية.
The key questions are summarized as follows:
Solid
Earth
System
Solid Earth System: i.e. Defines the physical
Characteristics of the source, path, and site which
control earthquake hazards.
Where have earthquakes occurred in the past?
Where are they occurring now?
What is the magnitude and depth distribution of the
past and present seismicity?
How often have earthquakes of a given magnitude recurred?
What are the dominant earthquake generating mechanisms?
What levels of ground shaking have occurred in the past? Ground
failure? Surface fault rupture? Tusnami wave runup?
What are the maximum levels that might be expected in future
earthquakes?
The key questions are summarized as
follows:
Built
Environment
System
Built Environment System, (i.e., defines the
temporal and spatial distribution of buildings and
lifeline systems exposed to earthquak hazards).
What are the physical characteristics of the
present inventory of buildings and lifeline
systems (e.g. age, type of materials, number of
stories, elevation, plan, foundations, etc.) ? The
future inventory?
How have these buildings and lifeline systems performed in past
earthquakes ( e.g., what are the vulnerability relations for each
type of building and lifeline)?
....
The key questions are summarized as
follows:
Social
Economic
Political
System
Social-Economic- Political System, (I.e.,
defines the community;s earthquake risk
management policies and practices (e.g.,
mitigation, preparedness, emergency, and
recovery)).
What risk management policies and practices (I.e., building and
land use regulations) have been adopted by the community in the
past?
How have they been enforced?
How effective have they been
....
Types of zonation Maps Being Produced
Ground motion
Intensity
Peak acceleration
Peak velocity
Spectral response
With consideration of the potential for soil amplification
by the following types of soils:
# S1
# S2
# S3
# S4
Ground Failure
@ Liquefaction
@ Lateral spreads
Flood Waves
$ Tsunami
$ Seiche
@ Landslides
National / Regional
1 : 2,500,000 or smaller
Subregional
1 : 250,000 or larger
Urban
1 : 24,000 or larger
Analytical Techniques
Deterministic
Probabilistic
Statistical
Other
To stop Increasing the Risk
Building Codes
Land Use Ordinances
Urban / Regional
Development Plans
To start Decreasing the Risk
Structural
Strengthening
Non – structural
detailing
To Continue Planning for the Inevitable
Scenarios for Emergency Response
Scenarios for Recovery and Reconstruction
.1مصادر الزالزل المدمرة
.2مواقع األحداث الزلزالية
.3تردد األحداث الزلزالية المختلفة في الحجم
.4طبيعة الحركة األرضية بالقرب من مصدر الزلزال أو التوهين
مع المسافة
.5تأثير طبيعة الموقع الجيولوجية على شدة الهزة األرضية
.6أنواع المخاطر الزلزالية
.7الخصائص الرئيسية التي من الممكن أن تعرف مقدار التدمير
الناتج عن الهزة األرضية.
المعامالت السيزمولوجية
المعامالت الجيولوجية
المعامالت الجيوفيزيائية
خارطة توزيع نطاقات المصدر الزلزالي
Mmax(S) = 6.5
; a=6.32
; b = 0.97
ASSR = 8.63 ; ASM0R = 3.5 x 1023
Tr(Dmax) = 62.2 yr ; Pr = 79.9%
Mmax(S) = 7.1
; a=5.24
; b = 0.74
Normal
P( 41%)
ASSR = 8.63 ; ASM0R = 3.5 x 1023
Tr(Dmax) = 146.6 yr ; Pr = 49.4%
Strike
Slip
Tr(M0max) = 915.2 yr
P( 56%)
; Pr = 10.32%
Fault Length = 22.4 – 58.6 km
H(Mmax) = 21 km
ZONE 2
Gulf of Aqabah
Mmax(A) = 5.2
Dead Sea
Abrupt
P( 3%)
Dislocation = 0.006 – 0.021 m
H(Mmax) = 7 km
Tr(M0max) = 162.7 yr
; Pr =45.9%
Fault Length = 9.4 – 24 km
H(Mmax) =15 km
Seismicity in the Gulf Region is
Dominated by the Zagros Thrust
Large earthquakes (MW 6.5)
in the Zagros must be
expected!
Seismicity of the eastern
Gulf not fully understood,
without dense local seismic
networks.
Exceptions are Kuwait,
Oman & Qatar.
Objectives
Large earthquakes in the Zagros Mountains certainly •
cause high ground motions near the source in Iran.
These ground motions may be felt and possibly cause •
damage across the Gulf on the Arabian coast.
Attenuation will dissipate high frequency motions, •
however, low frequency motions may persist to affect
large buildings and structures
Outline
Observed ground motions from large •
Zagros events in eastern Arabia
Response spectra •
Long-period motions are significant –
Simulations of ground motions in 3D •
models
Basin causes long duration surface waves –
Deep Sedimentary Structure
of the Arabian Platform and Gulf
Low-velocity sedimentary
structures trap and
amplify seismic waves.
Near-surface (< 50 m)
velocities most strongly
control ground motions
amplitudes.
Ground Motions in the Eastern
Response Spectra
Gulf from a Zagros Earthquake
MW 5.7 earthquake
Ground Motions For MW 5.7
Earthquake
Tell
Us
…
Larger distant earthquakes (say > M 6.5) can result
W
•
in ground motions in the eastern Gulf
Felt motions at accelerations ~ 1 cm/s2 –
Damage at higher levels –
Site response can amplify motions and result in •
damaging ground motions
Amplifications of 10 are possible in similar sedimentary –
geologies
Long-period response should be of concern for large •
structures
Amplifications of 5 are possible in the building –
Ground Motion Scaling
Response Spectra for MW 5.7
0.1 cm/s2 (observed spectral
acc. @HASS, ~500 km, MW 5.7)
x 10 for MW 6.7
= 1.0 cm/s2 (… felt motions)
x 10 for site response
= 10.0 cm/s2 ~ 1% g
x 5 for building amplification
= 50 cm/s2 or ~ 5% g
Natural Period of Large Buildings
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Natural Period, T ~ # floors/10
10 story building ~ 1 second
20 story building ~ 2 seconds
50 story building ~ 5 seconds
100 story building ~ 10 seconds
Can We Understand Observed
Ground Motions?
Why are ground motions amplified? •
What causes the long duration of surface •
waves?
Can we predict ground motions from large •
scenario earthquakes in the Zagros?
Long-Period Motions Can Be
Modeled WithMarch
A 1D
Earth
Model
11, 2002 Masafi
Earthquake recorded at station
HASS (Al-Hasa) in Saudi Arabia
1D Waveform Modeling
We Can Simulate Long-Period
Ground Motions
The Spectral Element Method (SEM) allows •
accurate simulations of the wavefield in 3D
structure.
Use published 3D models of large scale length •
sedimentary, crustal and mantle structure.
High-frequencies are computationally expensive, •
however low frequency simulations (< 0.2 Hz) are
feasible on LINUX clusters.
Large-Scale Models Are
Available For 3D Simulations
February 17 2002 Zagros EQ
Waveform Fits
Data and synthetics
filtered 0.01-0.1 Hz
1D synthetic does
not reproduce the
amplitudes of long
duration surface
waves
December 26, 2003 Bam Iran
Earthquake
This earthquake
devastated Bam
Occurred recently to
potentially be
recorded by modern
instrumentation
Conclusions - 1
Long-period ground motions from distant •
earthquakes in the Zagros Mountains can be
large enough to impact the eastern Gulf
Ground motions in Iran would be destructive –
Large buildings, bridges and structures could expect –
to be impacted, although damage levels must be
assessed by structural engineers
Reclaimed land could be subject to amplification and –
liquefaction
Conclusions - 2
Site response in large cities and industrial facilities •
needs to be investigated
Amplifications of 10 could be expected –
Simulations of ground motions can provide •
baseline for predictions from very large events
Recommendations for future work: •
Improved seismic velocity and density model with –
spatial resolution of 1-10 km
Must obtain geotechnical shear velocities –
Need to include finite faulting for large earthquakes –
شك ار
الرجوع إلى البداية