Effect of near-source directivity on inelastic spectral amplification:
Creators: name: Μπαλτζόπουλος, Γεώργιος Θωμά
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: κατευθυντικότητα
σεισμικές κινήσεις κοντινού πεδίου
ανελαστικά φάσματα
directivity
near-source
inelastic spectra

description: Οι σεισμικές εδαφικές κινήσεις που έχουν καταγραφεί σε θέσεις πλησίον της σεισμογόνου πηγής, χαρακτηρίζονται από επίπεδα έντασης ανώτερα των αναμενόμενων για κινήσεις μακρινού πεδίου. Το χαρακτηριστικό εκείνο που κυρίως ευθύνεται για αυτή τη διαφοροποίηση, είναι η συχνή εμφάνιση παλμών μέσης έως μεγάλης περιόδου και μικρής διάρκειας στη χρονοϊστορία ταχυτήτων εδάφους, σε θέσεις που βρίσκονται στη διεύθυνση διάδοσης της διάρρηξης. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται κατευθυντικότητα και οφείλεται στο μηχανισμό διάρρηξης. Οι παλμικού τύπου εδαφικές κινήσεις, που προκύπτουν λόγω κατευθυντικότητας, επιβάλουν σημαντικές απαιτήσεις ανελαστικών μετακινήσεων στις κατασκευές. Σε προγενέστερες ερευνητικές προσπάθειες, οι κινήσεις κοντινού πεδίου κατηγοριοποιούνταν αποκλειστικά βάσει της απόστασης της θέσης καταγραφής από το γενεσιουργό ρήγμα, χωρίς έτσι να αναγνωρίζονται εκείνα τα χαρακτηριστικά που προκαλούν τα ασυνήθιστα μεγέθη απόκρισης. Η πρόσφατη έρευνα έχει πλέον θέσει τα θεμέλια, ώστε το ζήτημα αυτό να εξεταστεί συστηματικά και υπό διαφορετικό πρίσμα. Στα πλαίσια αυτά, αναπτύσσεται ένα εμπειρικό αναλυτικό μοντέλο για τους συντελεστές ανελαστικής φασματικής ενίσχυσης, κατάλληλο για κινήσεις κοντινού πεδίου που εμφανίζουν κατευθυντικότητα. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, συγκροτείται μία βάση δεδομένων από κινήσεις κοντινού πεδίου με στοιχεία κατευθυντικότητας επιβεβαιωμένα με συστηματικό τρόπο. Στη συνέχεια προσαρμόζεται μία κατάλληλης μορφής συνάρτηση στα παράγωγα φάσματα ανελαστικής απόκρισης, με τη μέθοδο της μη-γραμμικής παλινδρόμησης. Αναγνωρίζοντας ότι τα μεγέθη σεισμικής απαίτησης πρέπει να αντιμετωπίζονται με πιθανοκρατικό τρόπο αντίστοιχο των αναλύσεων σεισμικής επικινδυνότητας, η διασπορά των δεδομένων ενσωματώνεται και αυτή στο αναλυτικό μοντέλο και συνδέεται με συγκεκριμένη κατανομή πυκνότητας πιθανότητας του λόγου CR περί τη μέση τιμή του. Υπολογίζονται λογιστικά μέτρα σφάλματος και προσαρμογής προς επαλήθευση της διαδικασίας. Εξετάζοντας ταυτόχρονα την επιρροή των τοπικών εδαφικών συνθηκών, προκύπτει ότι όσον αφορά στις σκληρές αποθέσεις, η επίδραση των φαινομένων κατευθυντικότητας επισκιάζει την επιρροή των τοπικών εδαφικών συνθηκών στη μορφή του ανελαστικού φάσματος. Ωστόσο αναγνωρίζεται ότι η επιρροή της κατευθυντικότητας σε θέσεις με πολύ μαλακό έδαφος δεν αναμένεται να είναι αντίστοιχη και θα πρέπει να αποτελέσει αντικείμενο μελλοντικής έρευνας. Το αναλυτικό μοντέλο που προτείνεται για τους συντελεστές ανελαστικής φασματικής ενίσχυσης στα πλαίσια της παρούσης εργασίας, μπορεί να συνεισφέρει στην εφαρμογή μεθόδων αποτίμησης όπως η μέθοδος φασμάτων απαίτησης, λαμβάνοντας υπόψη φαινόμενα κοντινού πεδίου.
description: Seismic ground motions recorded at near-source sites in are characterized by levels of intensity larger than those typically encountered far-field ground motions. The salient feature which sets near-source ground motions apart from typical far-field ground motions is the frequent appearance of medium to long period, short duration, full-cycle pulses in the velocity time history of ground motion at sites located towards the direction of rupture propagation. This phenomenon is termed forward directivity and is a result of rupture mechanics. Pulse-like forward-directivity ground motions can place severe displacement demands on inelastic structural response. In previous studies, more often than not, near-fault ground motions were mainly categorized based on distance to rupture, failing to identify and isolate those characteristics actually responsible for the unusual structural response. Recent research into forward-directivity, pulse-like ground motions, has provided the background necessary for such a study to be undertaken from a different and more systematic perspective. In this context, an empirical predictive model for inelastic displacement ratios is derived, appropriate for near-source forward-directivity ground motions. This is achieved by fitting an appropriate functional form to a dataset of inelastic spectra, derived from a carefully constructed set of impulsive records, identified in a systematic and consistent manner. Prior to the actual derivation, candidate predictor variables and functional forms are discussed and examined under the light of past and recent research. In recognition of the fact seismic demand should be treated in a probabilistic manner consistent with PSHA, sample variance is also incorporated into the empirical model and associated with conditional distribution of CR around the expected value. Statistical error and fitting measures are calculated to supplement and verify the procedure. A simultaneous examination of local subsoil conditions reveals that on firm soil sites, directivity effects dominate spectral shape of inelastic response and are thus undistinguishable from site effects. The effects of directivity on soft soil, where site effects are expected to be considerably more pronounced, is recognized as a matter that requires further research. The analytical model for inelastic amplification factors proposed in this work, can contribute to the consistent implementation of structural assessment methods such as the capacity spectrum method in the near-source environment.