книги из ГПНТБ / Карапетян Н.К. Спектры сейсмических колебаний на территории Армении

Спектр z (Т), т. е. график зависимости приведенных сейсмических ускорений ^ от Т, при фиксированных значе­ ниях с- и представляет собой величину, характеризующую интенсивность землетрясения с инженерной точки зрения. Следовательно, знание величин приведенных сейсмических ускорений, возникающих в сооружениях при землетрясениях и взрывах различной силы, а также в различных грунтовых, гидрогеологических и геоморфологических условиях, может в значительной мере способствовать проведению детального сейсмического районирования исследуемой территории.

§ II 1.1. МЕТОДИКА О П Р Е Д Е Л Е Н И Я ПРИВЕДЕННЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ УСКОРЕНИИ ПО ЗАПИСЯМ КОЛЕБАНИЙ ВО ВРЕМЕНИ

Приведенные сейсмические ускорения обычно находятся по методу прямого инструментального определения сейсми­ ческих сил, путем применения многомаятниковых сейсмомет­ ров, моделирующих здания и сооружения [73, 29].

Однако приведенные сейсмические ускорения можно определять также аналитическим путем, используя записи колебаний почвы во времени [30, 98].

Нами выбран второй путь определения приведенных сейсмических ускорений (48). При этом сооружение принято как упругая система с одной степенью свободы.

Приведенное сейсмическое ускорение будет определяться выражением

Для определения т (Т, a. t ) по формуле (III.1) необходи­ мо знание ускорения почвы у"(Ъ),меры рассеяния энергии а и периодов свободных колебаний сооружения Т. Дать точное математическое выражение для ускорения почвы у" при зем­ летрясении невозможно. Поэтому у] определяется из сейсмо­

грамм двукратным дифференцированием.

Для вычисления -с (Т, a, t ) нами использован метод чис­ ленного интегрирования. С этой целью записи смещений коле­ баний почвы, полученные при землетрясениях или взрывах, табулировались, т. е. определялись значения смещений в за­ висимости от времени, начиная от начала записи колебатель­ ного процесса и до его замирания или вступления после­ дующей волны, через равные интервалы времени. При этом

213

записи колебаний почвы при взрывах анализировались в це­ лом, без разделения на волны, так как регистрация сейсмо­ взрывных колебании производилась на близких расстояниях.

Используя составленные таблицы, с помощью электронновычислительной машины «Раздан—2» вычислены величины

• в зависимости от времени: для значений:

Таким образом, по каждой записи колебаний грунта оп­ ределены значения - (Т, a . t) для 154 случаев при разных комбинациях Т и я . При этом согласию программе вычисле­ ний - (Т,2. t ) , составленной в Вычислительном центре, для каждого случая машина выдавала также максимальное зна­ чение ( -„,ах ) приведенного сейсмического ускорения при фиксированных Т и z м момент времени (t,„ax), соответствую­ щий этому максимуму, считая от начала записи.

Для всех рассмотренных случаев составлены таблицы мак­ симальных значении приведенных сейсмические ускорении и

.моментов их вступлений, построены кривые зависимости ~ от времени при принятых, фиксированных значениях Т и а, получе­ ны спектры приведенных сейсмических ускорений, т. е. гра­ фики зависимости максимального значения приведенного сейсмического ускорения - Ш а Х от периода свободных коле­ баний сооружений, при принятых постоянных значениях а. построены графики зависимости ^тах от меры рассеяния энергии z при постоянных значениях Т, а также вычислены ме­

для зданий средней гибкости (Т=0,35—0,8 сек)—по формуле

(III. 3)

для гибких зданий (Т=0,9—5,0 сек)—по формуле

214

При мгновенном импульсе, когда кривая приведенных сейсмических ускорений описывается гиперболой, график приведенных скоростей в системе координат v, Т представ­ ляет собой прямую, параллельную оои абсцисс, т. е. величи­ на приведенной скорости v постоянна для всех значений Т и соответствует v C B . При воздействиях более сложного ха-

215

рактера график v(T) не прямолинеен и, следовательно, зна­ чения v меняются в определенных пределах, иногда в до­ вольно больших. При этом v c p . является усредненной величи­ ной.

Следует отметить, что в отдельных случаях бывает необ­ ходимым пользоваться не усредненной величиной приведен­ ной скорости, а ее максимальмым значением. Однако тогда целесообразнее оперировать Hevc p ., а величиной приведенно­ го сейсмического ускорения. Что касается усредненных при­

§III.2. РЕЗУЛЬТАТЫ О П Р Е Д Е Л Е Н И Я ПРИВЕДЕННЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ УСКОРЕНИИ ПРИ ВЗРЫВАХ

Приведенные сейсмические ускорения - , возникающие в зданиях и сооружениях при взрывах, определялись по за­ писям колебаний на различных грунтах: базальтах, супесяхсуглинках и туфах. Подробные сведения об этих взрывах приведены в главе I . Получены величины приведенных сей смических ускорений во времени при различных Т и а, мак­ симальные их значения и моменты времени этих максимумов считая от начала записи для всех взрывов.

0-1

\a-te

периода свободных колебаний сооружения при различных значениях меры

216

этой целью использованы горизонтальные составляющие С—Ю записей смещений колебаний почвы в пункте I I при взрыву 2 и в пункте IV при взрыве 5.

зоо

3 5 0

2 0 0

150

100

50

Рис. III.2. Кривые зависимости приведенных сейсмических ускорений от периода свободных колебаний сооружения при различных значениях меры рассеяния энергии для взрыва 5 в базальтах в пункте IV (составляющая С—Ю).

При сравнении спектров приведенных сейсмических ускорений, полученных по записям взрывов 2 и 5 в базальтах и представленные соответственно на рис. III.1 и III.2, можно отметить, что при увеличении заряда взрывчатого вещества с 0,4 до 10 кг при одновременном увеличении эпицентраль­

интенсивности А для всех зданий в среднем, без разделения зданий по жесткости, в обоих случаях имеют значения, боль­

колебаний сейсмический эффект больше всего будет сказы­ ваться на жесткие здания (Т=0,05—0,3 сек). При этом сейс­ мическое воздействие будет тем больше, чем меньше значе­ ние меры рассеяния энергии сооружения я.

217

приведенных спектральных скоростей колебаний сооружений при обоих взрывах. При первом взрыве она получилась равной vc p =0,06 см/сек, а при втором взрыве—0,85 см/сек.

О п р е д е л е н и е в е л и ч и н т в с у п е с я х-с у г л и н к а х- Приведенные сейсмические ускорения в супесях-суглинках оп-

Рис. III.3. Кривые зависимости приведенных сейсмических ускорений от периода свободных колебаний сооружения при различных значениях меры рассеяния энергии для взрыва I в суглинках-супесях в точке 1 (горизон­ тальная составляющая).

600

а./м

•a.im

•Ъ>>»

ОГ/ЛГ.

Рис.- III.4. Кривые зависимости приведенных сейсмических ускорении от периода свободных колебаний сооружения при различных значениях меры рассеяния энергии для взрыва I в суглинках-супесях в точке 1 (горизон­

тальная составляющая).

218

AW

Рпс. III.6. Кривые зависимости приведенных сейсмических ускорений от периода свободных колебаний сооружения при различных значениях меры рассеяния энергии для взрыва I I в суглинках-супесях в точке 1 (горизон­

тальная составляющая).

219'

2 5 0

Рас. III.7. Кривые зависимости приведенных сейсмических ускорений от периода свободных колебании сооружения при различных значениях меры рассеяния энергии для взрыва I I в суглинках-супесях в точке 3 (горизон­ тальная составляющая).

В 1*

/с

trt/i

Рмс. III.8. Кривые зависимости приведенных сейсмических ускорений от периода свободных колебаний сооружения при различных значениях меры рассеяния энергии для взрыва I I I в суглинках-супесях в точке I (горизон­ тальная составляющая).

ределены по горизонтальным составляющим записей колебаний

.220

При взрыве I в супесях-суглинках также были получены приведенные сейсмические ускорения непосредственно при помощи сейсмометра АИС—2П, установленного в наблюда­

ризонтальной составляющей в наблюдательной точке 1, по­ лученные г:о записям сейсмометра АИС—2П, маятники ко­ торого имели меру рассеяния энергии я порядка 0,12, и со­ ответствующие значения -:т а х и ^max/^maxUax, полученные нами по записи горизонтальной составляющей смещений ко­ лебаний почвы во времени в этой же наблюдательной точ­ ке. Здесь через т т а х обозначено максимальное значение приведенного сейсмического ускорения во времени при

Как видно из таблицы, при периодах 0,1—0,2 сек имеет­ ся хорошее соответствие между величинами приведенных сейсмических ускорений, замеренных инструментально и

221

полученных аналитическим путем по записи колебаний час­ тиц грунта во времени.

При переходе от 1-ой наблюдательной точки к 3-ей, т. е. при увеличении эпицентрального расстояния в 1,7 раза, мера интенсивности сейсмовзрывных колебаний уменьшается, в основном, в 1,3 раза (табл. III.5). В обеих наблюдательных точках наибольшая величина меры интенсивности получает­ ся для жестких зданий, затем для зданий средней гибкости. Таким образом, при взрыве—прострелке в супесях-суглинках наименьшее сейсмическое воздействие испытывают гибкие здания (Т=0,9—3,0 сек).

Величины приведенных сейсмических ускорений, вычис­

колебаний для гибких зданий увеличиваются почти в 4 раза.

.222