УДК 624.042.7

PACS 91.30.pb

Распределение пиковых ускорений землетрясения для площадки строительства

О.Б. Сабирова

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, г. Санкт-Петербург, Россия

E-mail: sabirovaanna95@ya.ru

Поступила в редакцию 12.11.2019 г.; после доработки 23.01.2021 г.

Принята к публикации 09.02.2021 г.

Аннотация. Для решения задач антисейсмического усиления зданий и сооружений при многоуровневом проектировании и оценке рисков для описания сейсмической опасности территории недостаточно целочисленных макросейсмических баллов: возникает необходимость задания пиковых ускорений и оценки их статистических параметров. С этой целью в статье рассмотрено построение функции плотности распределения пиковых ускорений для площадки строительства. Исходными данными для такого построения являются сотрясаемость территории, значения пиковых ускорений по шкале интенсивности сейсмического воздействия, а также гипотеза о распределении пиковых ускорений по закону Вейбулла при условии, что землетрясение произошло. Значения пиковых ускорений приняты в соответствии с новой шкалой интенсивности, разработанной Ф.Ф. Аптикаевым. Сотрясаемость территории принималась в соответствии с традиционной линейной зависимостью логарифма повторяемости от макросейсмического балла. Ограничение целочисленными баллами приводит к полиэкстремальному распределению пиковых ускорений с пиками на целых баллах, поскольку предполагается, что землетрясения с промежуточными значениями интенсивности отсутствуют. Особенность настоящего исследования заключается в том, что для построения функций плотности распределения пиковых ускорений использован не макросейсмический дискретный балл, а непрерывный расчетный балл, а суммирование по целым баллам заменено соответствующим интегрированием. Для этого применяется аппроксимирующая зависимость пиковых ускорений от макросейсмического балла по точкам, приведенным в шкале балльности. В результате получена монотонно убывающая функция плотности распределения ускорений, которая в первом приближении аппроксимируется экспоненциальным распределением. Предложенная методика позволяет строить функции плотности распределения ускорений на основе только карт ОСР и шкалы интенсивности, что важно при проектировании объектов массового строительства, для которых не проводится детальное или микросейсмическое районирование.

Ключевые слова: допустимая вероятность, пиковые ускорения, землетрясение, интегрирование по баллам, ситуационная сейсмичность

Цитирование: Сабирова О.Б. Распределение пиковых ускорений землетрясения для площадки строительства // Вопросы инженерной сейсмологии. 2021. Т. 48, № 1. С. 5–14. https://doi.org/10.21455/VIS2021.1-1

Литература

Аптикаев Ф.Ф. Инструментальная шкала сейсмической интенсивности. М.: ООО «Наука и образование», 2012. 176 с.

Аптикаев Ф.Ф., Эртелева О.О. Российская сейсмическая шкала нового поколения // Вопросы инженерной сейсмологии. 2016. Т. 43, № 2. С. 37–46.

Богданова М.А., Огнева С.С., Уздин А.М., Чернов В.П. Оценка доверительных границ для величины риска // Природные и техногенные риски. Безопасность сооружений. 2013. № 3. С. 46–49.

Богданова М.A., Нестерова О.П., Никонова Н.В., Ткаченко А.С., Уздин А.М., Рахманова М., Азаев Т.М., Зайнулабидова Х.Р. Числовые характеристики сейсмических воздействий // Наука и мир. 2017. № 3 (43). С. 49–55.

Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М., 1954. 412 с.

ГОСТ Р 57546–2017 Землетрясения. Шкала сейсмической интенсивности. М., 2017. 28 с.

Деменкова М.С., Уздин А.М. Использование дробных баллов в инженерной сейсмологии и сейсмостойком строительстве // Вопросы инженерной сейсмологии. 2019. Т. 46, № 1. С. 78–83. https://doi.org/10.21455/VIS2019.1-6

Долгая А.А. Моделирование сейсмического воздействия коротким временным процессом // Э-И. ВНИИНТПИ. Сер. Сейсмостойкое строительство. 1994. Вып. 5–6. С. 56–63.

Завьялов А.Д., Перетокин С.А., Данилова Т.И., Медведева Н.С., Акатова К.Н. Общее сейсмическое районирование: от карт ОСР-97 к картам ОСР-2016 и картам нового поколения в параметрах физических характеристик // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45, № 4. С. 47–68. https://doi.org/10.21455/VIS2018.4-4

Кузнецова И.О., Уздин А.М., Сабирова О.Б., Юань Чан. Оценка коэффициентов сочетаний сейсмической и подвижной нагрузок для мостов с совмещенным движением // Известия ПГУПС. 2018. № 2. С. 206–214.

Назарова Ш.Ш., Уздин А.М. Задание пиковых ускорений для многоуровневого проектирования сейсмостойких конструкций // Вопросы инженерной сейсмологии. 2019. Т. 46, № 3. С. 123–136. https://doi.org/10.21455/VIS2019.3-8

Нестерова О.П., Ткаченко А.С., Уздин А.М., Долгая А.А., Смирнова Л.Н., Гуань Ю. К вопросу о задании уровня сейсмического воздействия в шкалах балльности и нормах проектирования // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45, № 1. C. 73–80. https://doi.org/10.21455/VIS2018.1-7

Сабирова О.Б. Оценка коэффициентов сочетаний сейсмической и ветровой нагрузок // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2018. № 6. С. 39–42.

Сабирова О.Б. Оценка коэффициентов сочетаний сейсмической и ледовой нагрузок // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2019. № 1. С. 28–32.

Сабирова О.Б., Сахаров О.А., Уздин А.М. Функция плотности распределения ускорений для площадки строительства // Природные и техногенные риски. Безопасность сооружений. 2019. № 6 (43). С. 26–28.

Сахаров О.А. Назначение расчетного ускорения с учетом новых карт сейсмического районирования // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2003а. № 2. С. 48–49.

Сахаров О.А. К вопросу о назначении коэффициентов сочетаний сейсмической и других нагрузок // Сейсмостойкое строительство. 2003б. № 2. С. 9–11.

Сахаров О.А. К вопросу задания сейсмического воздействия при многоуровневом проектировании сейсмостойких конструкций // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2004. № 4. С. 7–9.

Сидорин А.Я. Комментарии к Европейской макросейсмической шкале EMS-98 в ракурсе ее применимости в России // Вопросы инженерной сейсмологии. 2009. Т. 36, № 3. С. 73–80.

Уломов В.И. Актуализация нормативного сейсмического районирования в составе единой информационной системы «Сейсмобезопасность России» // Вопросы инженерной сейсмологии. 2012. Т. 39, № 1. С. 5–38.

Уломов В.И., Богданов М.И. Новый комплекс карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (ОСР-2012) // Инженерные изыскания. 2013. № 8. С. 30–39.

Уломов В.И., Богданов М.И. Карты сейсмического районирования ОСР-2016 в масштабе 1:8 000 000 [Электронный ресурс http://snezhinka.7bb.ru/viewtopic.php?id=15209, дата обращения 15.12.2019].

Уломов В.И., Перетокин С.А., Медведева Н.С., Акатова К.Н., Данилова Т.И. Сейсмологические аспекты общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (карты ОСР-97, ОСР-2012, ОСР-2014) // Вопросы инженерной сейсмологии. 2014. Т. 41, № 4. С. 5–24.

Уздин А.М., Воробьев В.А., Богданова М.А., Сигидов В.В., Ваничева С.С. Экономика сейсмостойкого строительства. М.: ФГПУ ДПО «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2017. 176 с.

Уздин А.М., Никонова Н.В., Назарова Ш.Ш., Сабирова О.Б. Актуализация действующих сводов правил с учетом новой шкалы балльности // Природные и техногенные риски. Безопасность сооружений. 2019. № 6. С. 19–25.

Эртелева О.О., Аптикаев Ф.Ф. Применение теории размерностей и подобия при задании сейсмических воздействий // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45, № 1. С. 59–72. https://doi.org/10.21455/VIS2018.1-6

El-Hussain I., Deif A., Al-Jabri K., Toksoz N., El-Hady Sh., Al-Hashmi S., Al-Toubi K., Al-Shijbi Y., Al-Saifi M., Kuleli S. Probabilistic seismic hazard maps for the sultanate of Oman // Nat. Hazards. 2012. V. 64, Iss. 1. P. 173–210.

Grűnthal G. (ed). European Macroseismic Scale. EMS-98. Luxemburg: ESC, 1998. 101 p.

Le norme tecniche per le costruzioni. Il ministero delle infrastrutture e dei trasporti. N 8. 2018. 372 p.

Nicknam A., Khanzadi M., Motaghed S., Yazdani A. Applying b-value variation to seismic hazard analysis using closed-form joint probability distribution // J. Vibroengineering. 2014. No. 16, Iss. 3. P. 1376–1386.

Ulomov V.I. Siesmic hazard for Northen Eurasion // Annali di geofizica. 1999. No. 42 P. 1023–1038.

Uzdin A.M., Prokopovich S.V. Some principles of generating seismic input for calculating structures // E3S Web of Conferences 157, 06021 (2020), KTTI-2019. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202015706021

Vipin K.S., Anbazhagan P., Sitharam T.G. Estimation of peak ground acceleration and spectral acceleration for South India with local site effects: probabilistic approach // Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2009. V. 9. P. 865–878.

Zaslavsky Y., Rabinovich M., Perelman N., Avirav V. Seismic hazard maps in terms of spectral acceleration at periods of 0.2 sec and 1 sec for the design response spectrum (two-point method) // The National Steering Committee for Earthquake Preparedness. 2009. No. 522/474/09. P. 35.

Сведения об авторе

САБИРОВА Ойпошша Бахтияровна – Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I. Россия, 190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр-т, д. 9. E-mail: sabirovaanna95@ya.ru