Use of simulated and real acceleration records for microzonation

Abstract

Soil layers under earthquake excitations can strongly influence earthquake characteristics on the ground surface. These effects may be evaluated with respect to structural design parameters based on microzonation studies. In a microzonation study, the variation of selected ground motion parameters on the ground surface are determined by taking into account the interaction between ground motion and local soil conditions. In this study, the interaction between earthquake and soil characteristics were evaluated based on simulated and real acceleration records used for site response analyses with respect to different parameters. In the first stage, simulated acceleration records were generated by RASCAL frequency domain procedure (Silva and Lee, 1987) and real acceleration records were scaled with respect to the estimated peak ground acceleration.RASCAL (Response Spectra and Acceleration Scaling) is a semi-empirical procedure, which evolved from random vibration theory-based techniques, with the additional utilization of the observed Fourier phase spectrum of a real ground motion recording. Input target spectra used in this simulation procedure are uniform hazard spectra developed using two attenuation relationships based on different data sets for predetermined probabilistic earthquake hazard (M=7.5 with epicenter of R=40km corresponding to exceedance probability of 10% in 50 years) (Ansal, 2001). Input acceleration time histories were selected from the earthquake records in Turkey with magnitude range, M≥5 and distance, 27km

Özet

Mikrobölgelemenin bir tanımı; olası deprem özellikleri ile mevcut zemin özellikleri arasındaki karşılıklı etkileşimi göz önüne alarak, zemin yüzeyinde seçilen deprem özelliklerini ve bunlarla ilişkili yapı tasarım parametrelerinin değişimini belirlemek olarak verilebilir. Bu çalışmada, mikrobölgeleme amaçlı zemin davranış analizlerinde yapay ve ölçeklenmiş gerçek kayıtlar kullanılarak farklı deprem ve yapı tasarımı parametrelerinin zemin yüzeyindeki değişimi incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, gerçek deprem kayıtları kullanılarak en büyük ivme ölçekleme yöntemi ve RASCAL yapay kayıt programı yardımıyla iki farklı şekilde ivme zaman kayıtları üretilmiştir. Balıkesir tasarım depremi için üretilen bu kayıtlar, 105 zemin profilinin davranış analizlerinde kullanılmış ve yüzeydeki yer hareketi parametrelerinin frekans dağılımları hesaplanmıştır. En büyük yatay ivme, Arias şiddeti ve spektral ivme olarak seçilen parametrelere ait frekans dağılımlarında, kullanılan gerçek kayıtların önemli bir faktör olduğu görülmüştür. Sonuçlar özellikle en büyük ivme ölçekleme yöntemi için kullanılan gerçek kayıtlara dayalı olarak frekans dağılımlarının önemli oranda değişebileceğini göstermiştir. Diğer taraftan bu etki tasarım parametresine göre de farklılık gösterebilmektedir. Çalışmanın ikinci aşamasında RASCAL programı ile üretilen kayıtların kulla-nıldığı davranış analizleri için, NEHRP kriterlerinin sağlandığı bir optimizasyon yaklaşımına dayalı olarak spektral ivmeler belirlenmiş ve bu ivmeler aynı tehlike seviyesi için NEHRP yaklaşık yöntemine göre bulunan spektral ivmelerle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar tasarım depremi ve zemin özellikleri arasındaki karşılıklı etkileşime dayalı farklılıkların D grubu zeminler için daha yüksek olduğunu ve bu etkileşimde yüzeydeki yer hareketi özelliklerinin zemin davranış analizleri ile bulunmasının önemli olduğunu göstermektedir.