Διερεύνηση της μορφής των φασμάτων μετακίνησης σεισμών κοντινού πεδίου - Εφαρμογή στο σεισμό του Northridge

Abstract

Ο σχεδιασμός με βάση τη συμπεριφορά της κατασκευής εστιάζει στον άμεσο έλεγχο των βλαβών, αντικαθιστώντας την χρήση των επιταχύνσεων και των δυνάμεων αδράνειας με μετατοπίσεις και παραμορφώσεις των δομικών μελών. Κατά συνέπεια, το φάσμα απόκρισης μετακινήσεων αποκτά νέα σημασία ως η κρίσιμη παράμετρος που επηρεάζει την απαιτούμενη απόκριση των κατασκευών, ιδιαίτερα στην περιοχή μεσαίων και μεγάλων περιόδων λόγω της μετακίνησης σε αυτήν την περιοχή της ενεργής ή δρώσας ιδιοπεριόδου των κατασκευών. Η εργασία αυτή παρουσιάζει μια μέθοδο για την ποσοτικοποίηση των φασμάτων απόκρισης μετακίνησης που σχετίζονται με την επίδραση της κατευθυντικότητας της διάρρηξης του ρήγματος στην περιοχή του κοντινού ή εγγύς πεδίου. Η προτεινόμενη μέθοδος συνδυάζει το μοντέλο πηγής Haskell με το πλάτος των φασμάτων απόκρισης μετατόπισης σε διάφορες θέσεις γύρω από τη διάρρηξη του ρήγματος, λαμβάνοντας υπόψη τις διάφορες πτυχές της κατευθυντικότητας. Παρατηρείται ότι τα εύρη των φασμάτων μετακίνησης, καθώς και το σχήμα τους, επηρεάζονται άμεσα από τον προσανατολισμό της θέσης καταγραφής σχετικά με το ίχνος του ρήγματος και το επίκεντρο του σεισμικού γεγονότος και κλιμακώνονται με τη σεισμική ροπή. Ο χρόνος ανάδυσης και η διάρκεια της διάρρηξης του ρήγματος φαίνεται ότι είναι κρίσιμες παράμετροι που επηρεάζουν το εύρος και το σχήμα του φάσματος απόκρισης μετακίνησης, όπως αποδεικνύεται για τις χαρακτηριστικές περιπτώσεις των φαινομένων της πρόσω και όπισθεν κατευθυντικότητας. Επιπροσθέτως, πρόσφατα προτεινόμενες παράμετροι που αφορούν στη διάρκεια και την ένταση της μεγάλης περιόδου συνιστώσας της κίνησης του εδάφους και που συνδέονται με το χρονικό ολοκλήρωμα της απόλυτης εδαφικής ταχύτητας, έχει αποδειχθεί ότι συνδέονται άμεσα με το εύρος των φασμάτων απόκρισης μετακίνησης και ότι σχετίζονται με παραμέτρους του μηχανισμού διάρρηξης όπως ο χρόνος ανάδυσης και η διάρκεια της διάρρηξης του ρήγματος. Η προτεινόμενη μεθοδολογία επιτρέπει την αξιόπιστη εκτίμηση του εύρους και του σχήματος του φάσματος απόκρισης μετακίνησης για τις περιοχές μεσαίας και μεγάλης περιόδου. Η αξιολόγηση αυτή δίνεται για διάφορες τοποθεσίες γύρω από την διάρρηξη του ρήγματος, και κυμαίνεται από την περιοχή που επηρεάστηκε από ισχυρή πρόσω κατευθυντικότητα σε περιοχές που παρουσιάζουν το φαινόμενο της όπισθεν κατευθυντικότητας.

Performance based design focuses on the direct control of structural damage, replacing accelerations and inertia forces with displacements and deformations of structural members. Consequently, the relative displacement of the effective structural period, presented by the displacement response spectrum in the medium and long period region, acquires new significance as the crucial parameter affecting seismic demand. This work presents a method for the quantification of displacement response spectra associated with fault rupture directivity effects. The proposed method associates the Haskell source model with the amplitude of the displacement response spectra at different positions around the fault rupture, taking into account the various aspects of directivity. It is proved that the displacement spectral amplitudes, as well as the spectral shape, are directly affected by the orientation of the recording site regarding the fault trace and the epicenter of the seismic event and are scaled with the seismic moment. The rise time and the duration of the fault rupture appear to be crucial parameters affecting the amplitude and the shape of displacement response spectra as it is proved for the characteristic cases of forward and backward directivity effects. Furthermore, recently proposed parameters regarding the duration and intensity of the long period component of the ground motion, associated with the time integral of the absolute ground velocity, are proved to be directly connected with the amplitude of the displacement spectra and associated with fault mechanism parameters as the referred rise time and the fault rupture duration. The proposed methodology permits a reliable evaluation of the amplitude and shape of the displacement response spectra for the medium and long period region. This evaluation is given for different sites around the fault rupture, ranging from the region affected by strong forward directivity to sites presenting backward directivity effects.