VÁLASZSPEKTRUM MEGHATÁROZÁSA GYŐR TERÜLETÉN HELYI ALTALAJ ADOTTSÁGOK FIGYELEMBEVÉTELÉVEL Kegyes-Brassai Orsolya1 – Richard P. Ray1 1 Széchenyi István Egyetem, Építész-, Építő- és Közlekedésmérnöki Kar, Szerkezetépítési és Geotechnikai Tanszék ÖSSZEFOGLALÁS
A tervezés során alkalmazandó rugalmas válaszspektrumot a helyi talajviszonyok feltérképezésével és helyszíni mérésekkel lehet pontosítani. Ehhez Győrben a különböző talajtípusokban jellemző nyíróhullám terjedési sebesség (vs) profil meghatározására felszíni hullám méréseket (MASW) végeztünk, melyek eredményét CPT mérésekkel validáltuk. Talajrétegződés alapján 15 talajprofilt határoztunk meg, és mindegyikre egydimenziós talajválasz elemzést végeztünk STRATA szoftverrel. Az eredményeket összehasonlítottuk az EC8 szabvány által javasolt tervezési válaszspektrummal. Annak ellenére, hogy Győr csaknem teljes területe a C talajosztályba tartozik, a veszélyeztetettség különböző szintjei definiálhatóak. KULCSSZAVAK
helyi válaszspektrum meghatározása, nyíróhullám terjedési sebesség profil, földrengéskockázat, válaszspektrum, talajosztály BEVEZETÉS A földrengéskockázat meghatározása az utóbbi időben kiemelt kérdéssé vált, ehhez vizsgáltuk Győrben a veszélyeztetettséget a helyi altalajhatások figyelembe vételével. Egy adott terület szeizmikus veszélyeztetettségének meghatározása segítséget nyújthat a tervező mérnökök számára is a földrengésterhek meghatározásában. A szeizmológiai kutatások [1] szerint egy adott építési helyszínen várható földrengés jellemzőit több tényező befolyásolja (1. ábra): a forrás jellemzői, az alapkőzetben való hullámterjedés, a felszín közeli talajrétegekben történő hullámterjedés, végül a talaj és szerkezet kölcsönhatása. A veszélyeztetettség megállapításához mind a négy hatás értékelése fontos. Az első kettőre vonatkozóan korábbi kutatásokból meríthetünk adatokat [2], mely alapján az adott területre várható földrengés nagysága megállapítható. Ehhez a szeizmikus források, a korábbi földrengések regisztrált adatainak és a hullámterjedés tulajdonságainak figyelembevétele szükséges. Jelen kutatásunk elsősorban a felszínközeli hullámterjedés problémáira fókuszál, figyelem-
be véve a talaj tulajdonságait a helyi talajviszonyok vizsgálatával és helyszíni mérésekkel. Felszíni talajmozgások dekonvolúciója = Forrás * Hullámterjedés * Helyszín Referencia mérés
Építési helyszín
Akcelerogram Alapkőzet 1. Forrás – hipocentrum magnitúdó - mechanizmus
3. Talajválasz helyi altalaj viselkedése
2. Hullámterjedés távolság függvényében
1. ábra Szeizmikus energia terjedése a felszín felé ([1] alapján adaptált) Ez a vizsgálat a helyi altalaj válaszelemzését jelenti (ground response analysis), amely magában foglalja az alapkőzetre vonatkozó gyorsulás becslését bementi paraméterként, valamint az ennek hatására a talaj felső rétegeiben keletkező mozgások jellemzőinek meghatározását. A vizsgálathoz szükséges paraméterek a kezdeti földrengéshatás időtartama és intenzitása, és a felső talajrétegek dinamikus talajjellemzői, melyeket előzetesen mérések alapján lehet meghatározni [3, 4]. Az Eurocode szabvány [5] leegyszerűsíti a folyamatot a felső 30 m-es rétegsor alapján meghatározott átlagos nyíróhullám terjedési sebesség meghatározására (vs,30). A talajválasz pontosabb megértéséhez azonban más paraméterek és a regisztrált akcelerogramok megfelelő kiválasztására szóló módszer szükséges. A helyi altalaj válaszspektrumának meghatározása leegyszerűsíthető 1-dimenziós és egyetlen hullám terjedésére vonatkozó vizsgálatra, méghozzá vízszintesen polarizált függőlegesen terjedő nyíróhullám terjedésének 1-D megoldására. Ez a hullámtípus károsítja ugyanis az épülete-
ket leginkább. A vízszintes gyorsulások olyan oldalirányú erőt eredményeznek az épületeken, amelyeknek az épület kevésbé áll ellen, mint a függőleges terheknek, melyek szintén a földrengésből keletkeznek. TALAJPROFILOK MEGHATÁROZÁSA GYŐRBEN A talajrétegek merevsége jelentős hatással van az épületekhez érő földrengéshullámok intenzitására. A merevségek változékonysága magyarázza a rövid távolságokon belül található talajválasz nagymértékű különbségeit üledékes talajok esetében. A felszíni üledékes rétegek dinamikus jellemzését, azaz a helyi altalaj földrengési hullámokat módosító hatását kísérleti, numerikus és tapasztalati módszerekkel végezhetjük el [6]. Makroszeizmikus adatok hiányában több módszert lehet használni a talaj válaszának jellemzésére, melyek közül a leggyakrabban elterjedt a nyíróhullám terjedési sebességek átlagának meghatározása a felső 30 m-es rétegsorra (vs,30). A Kisalföld földtani térképsorozata átfogó képet nyújt a terület kőzettanára és kialakulására [7]. Az adatsűrűség növelése és a talajprofilok pontossága érdekében hidrogeológiai naplók adatait használtuk az Északdunántúli Környezetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség engedélyével. A talaj dinamikai paramétereit MASW (felszíni hullámok többcsatornás elemzése) mérésekkel azonosítottuk a különböző talajtípusok esetén. A MASW mérésekből kapott eredmények validálására CPT méréseket használtunk fel. Regressziós technikával a paraméterek mélység szerinti variációja segítségével három különböző módszerrel [8] egy-egy adott terület vs profilja meghatározható volt. A nyíróhullám-terjedési sebesség profilok alapján 15 zóna volt megkülönböztethető Győrben. AKCELEROGRAMOK KIVÁLASZTÁSA A REXEL SZOFTVER SEGÍTSÉGÉVEL A számításokban használt akcelerogramok kiválasztása a REXEL szoftver segítségével történt [9]. Az európai földrengés adatbázisból (European Strong-Motion Database, ESD [10]) olyan 7 db-ból álló akcelerogram csoportokat választottunk ki, melyek több kritériumnak is megfelelnek, illeszkednek a szabványban definiált rugalmas válaszspektrumhoz, és megfelelnek a további paramétereknek is, melyek hatással lehetnek a válaszspektrum viselkedésére: az epicentrumtól való távolságnak, a frekvencia tartalomnak, és a törésvonal típusának, mely az adott rengést kiváltotta. Ha a földrengés akcelerogramok megfelelnek a kritériumoknak, azaz illeszkednek az EC8-ban meghatározott T1 vagy T2 típusú rugalmas válaszspektrumhoz, akkor az adatok egy csoportba kerülnek. Mérsékelten földrengés-veszélyeztetett területekre vonatkozóan általában több megfelelő adatsor található, azonban ha ilyen nem áll rendelkezésre, ak-
kor átméretezhetőek a mozgássor adatai a gyorsulások amplitúdójának arányában. A szoftver számára megadott kiválasztási kritériumok alapján az azoknak megfelelő földrengések regisztrált adatait lehet meghatározni. Kevésbé szigorú kiválasztási mechanizmus nagyobb számú (pl. időben vagy frekvenciában eltolt, vagy átméretezett) adatcsomagot eredményezhet. A leggyakrabban alkalmazott kiválasztási kritériumok az Eurocode vagy más szabványok által meghatározottak. A szabványokban meghatározott rugalmas válaszspektrumok és a szoftverben definiált alapbeállítások többnyire elegendőek a 7 földrengést tartalmazó csomagok előállítására, melyek aztán a talajválasz elemzés alapját képezhetik.
2. ábra: a) Hét kiválasztott, skálázott akcelerogram a talajválasz elemzéshez. b) A számított és az EC8 1-es spektrum Kutatásunkban ’A’ osztályú talajra megadott akcelerogramok adatait vettük figyelembe, illesztve az EC8 szerinti T1 (1-es típusú) és T2 (2-es típusú) rugalmas válaszspektrumhoz. Az általunk választott és variált paraméterek a következőek voltak: az intenzitás (M3-4, M4-5, M6-7) és az epicentrumtól való távolság (0-50, 0-100 km). A 2. ábra annak a 7 kiválasztott földrengésnek a T1 válaszspektrumhoz való illeszkedését mutatja, melyet ’A’ típusú talajon regisztráltak, 5-6 közötti magnitúdó esetében, és az epicentrális távolság 0-100 km közötti 0,12 g csúcsgyorsulást alapul véve [10]. Ezek az értékek a Győr és a városhoz közeli feltételezett földrengéseseménynek felelnek meg [11]. TALAJPROFIL HATÁSA A VÁLASZSPEKTURMRA A következő lépés, hogy elemezzük a felszínközeli talajrétegek hatását az alapkőzet válaszspektrumára és így meghatározzuk a felszíni válaszspektrumot. A lehetséges programok közül a STRATA szoftvert [12] választottuk ennek a vizsgálatnak az elvégzéséhez, mert nagyszámú eset
figyelembevételét teszi lehetővé, mindemellett ingyenesen felhasználható. A 3.a) ábra az 1 dimenziós elemzésben alkalmazott modellt mutatja be Kwok et al [13] a különböző talajválasz módszereinek értékelésével kapcsolatos összegzése alapján. A rétegzett rendszert az egyes rétegek jellemzőivel adhatjuk meg (vastagság, térfogatsűrűség, nyírási merevség és csillapítás). A 3.b) ábra a tipikus frekvencia és időtérben használatos megközelítéseket szemlélteti, ilyen a SHAKE [14] és a DeepSoil [15] program. A frekvenciatérben végzett ekvivalens lineáris számítások könynyen alkalmazhatóak, és a számítások gyorsan lefutnak.
a)
b)
3. ábra a) Komplex hullámterjedés elemzésére használatos (Shake, Strata) és b) végeselemes időtörténet modellek (DeepSoil, Nera) ([12, 15, 16]-ból adaptálva) A 3.a) ábrán bemutatott rétegzett rendszer esetében az amplitúdókat úgy lehet kiszámítani, hogy a réteg határain kell biztosítani az elmozdulások és nyírófeszültségek kompatibilitását a Kramer által kifejlesztett rekurzív módszer alapján [17]. A talaj dinamikus paraméterei (G nyírási merevség, és D csillapítási arány) változhatnak a nyírási igénybevétellel, azaz a földrengés intenzitásával [18]. Az ekvivalens lineáris válaszelem-
zésben a talaj nemlineáris viselkedését a lineárisan rugalmas tulajdonságok módosításával lehet figyelembe venni, méghozzá a meghatározott nyírási igénybevételeknek megfelelően iteratív módszerrel. A földrengés rögzített mozgási jellemzői inverz Fourier transzformációval (FFT módszerrel) elemezve harmonikus alakokra bonthatóak. Mivel az 1-D elemzés lineáris, ezért a szuperpozíció elvét alkalmazva a különböző rezgésalakok megoldásai összegezhetőek. Az inverz FFT alapján meghatározható a gyorsulás, sebesség és elmozdulás változása, lefutása az időben, csakúgy, mint a nyírófeszültség és az igénybevételek változása az időben. A harmonikus rezgésegyenletek megoldása gyors, és a magasabb frekvenciatartományokban (>30 Hz) számítható komponensek elhanyagolhatóak. A STRATA 1D talajválasz elemzése segítségével nagyfokú variabilitás vehető figyelembe, különböző talajprofilok, többféle földrengés adatsora és nemlineáris feltételek is vizsgálhatóak. A talajprofil változtatható mindegyik talajrétegre, megadva a középérték és a szórás értékeit és így a bemenő paraméterek változékonyságának a hatása mérhetővé válik. TALAJVÁLASZ ELEMZÉS STRATA SZOFTVERREL A talajrétegek eloszlása alapján azonosítottuk a különböző talajzónákat Győrben. A meghatározott 15 zónára egydimenziós helyi válaszelemzést végeztünk különböző PGA értékekre, amelyek a különböző határállapotoknak felelnek meg az EC 8.3 szerint. A vizsgálat az ekvivalens lineáris módszerre épül [6], figyelembe véve a talaj nemlineáris tulajdonságait, Vucetic & Dobry alapján [17] a leromlási görbét ( ) és csillapítási görbét (1. táblázat). 1. táblázat Alkalmazott talajjellemzők a győri vizsgálatoknál
A számításokban a paraméterek variálásával 100 esetet vizsgáltunk minden egyes szeizmikus adatsorra, tehát 7 földrengésadatot figyelembe véve 700 futtatás alapján kaptuk meg az eredményeket egy talajprofilra (4. ábra). Mindegyik esetben az alapkőzetre felvett csúcsgyorsulás értéke 0,12 g volt, de a talaj dinamikus jellemzői és a rétegvastagságok változékonysága nagyszámú változatot eredményezett a talajválaszban. Ezért az öszszehasonlításokhoz meghatároztuk a középértéket és a szórást is.
4. ábra Csúcsgyorsulás [g] profil a mélység [m] függvényében Különböző mélységű (30, 100, 200 m) rétegsorokra végeztük el a vizsgálatot, hogy eldönthető legyen a célszerű vizsgálati mélység. A 4. ábra alapján láthatóak a különbségek a 100 m mélység és a felszínközeli 30 m-es rétegsor alapján kapott eredményekben. A 200 m-re elvégzett eredmények közel azonos lefutásúak, mint a 100 m-re elvégzett futtatásoké, azonban a fekete vonallal jelölt 30 m-re elvégzett vizsgálatok eredménye lényegesen eltérő. A 60 vizsgált fúrásadat jellemző mélysége 100 és 200 m közöttire tehető, ezért 100 m-re vettük fel minden egyes vizsgálatban a talajprofil mélységét. A 15 talajprofilra különböző földrengések regisztrált adataival és a talajprofil variálásával 700 futtatás alapján kapott eredményekből előállítottuk a PGA profilt, a válaszspektrumot és a nagyítási függvényt. A 2. ábra mind a 15 talajprofilra megadja egy határállapot esetében a talajfelszíni gyorsulás és PGA arányát, továbbá a nagyítási függvények középértékét az első két domináns frekvencia esetében. A számítások legfontosabb eredménye, hogy a talajrétegződéstől függően a helyi altalaj rezgésfelerősítő hatása másfélszeres, de akár 2,5-szeres is lehet, tehát ezen a helyszínen a felszín közeli rétegek jelentősen megnövelik az építményekre gyakorolt földrengés hatását az alapkőzeten feltételezetthez képest. A 15 talajprofilra különböző földrengések regisztrált adataival és a talajprofil variálásával 700 futtatás alapján kapott eredményekből előállítottuk a PGA profilt, a válaszspektrumot és a nagyítási függvényt, az átlag értékekkel figyelembe véve a szórást.
Nagyítási függvény középértékei
Szórás
PGA [0,12g]
Középérték
felszíni gyorsulás
Talaj profil
felszíni gyorsulás
2. táblázat PGA középértékek és szórás, valamint a nagyítás mértéke [9]
m
I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. XIII. XIV. XV.
0,192 0,214 0,234 0,199 0,206 0,197 0,216 0,212 0,210 0,191 0,197 0,211 0,322 0,296 0,243
0,447 0,374 0,413 0,363 0,440 0,462 0,492 0,437 0,419 0,405 0,378 0,457 0,452 0,416 0,535
1,601 1,782 1,949 1,660 1,715 1,642 1,797 1,768 1,754 1,595 1,639 1,761 2,680 2,471 2,029
m1 1,570 1,937 1,714 1,806 1,499 1,610 1,591 1,680 1,599 1,729 1,711 1,618 1,879 1,660 1,433
f1 [Hz] 0,652 0,767 0,915 0,727 0,717 0,644 0,843 0,757 0,788 0,727 0,727 0,799 1,231 1,019 0,832
T1 [s] 1,533 1,304 1,093 1,376 1,395 1,554 1,186 1,321 1,269 1,376 1,376 1,252 0,812 0,981 1,202
VESZÉLYEZTETETTSÉG ÖSSZEHASONLÍTÁSA AZ EC8 VÁLASZSPEKTRUMÁVAL A talajválasz elemzéssel mindegyik talajprofil esetében meghatároztuk a jellemző frekvenciákat és nagyításokat különböző szcenáriókra elvégezve a vizsgálatokat: különböző PGA értékeket alapul véve különböző határállapotokra: 225, 475 és 2475 éves visszatérési időt feltételezve. Az 5. ábra mutatja az egyik talajprofil esetében a középértéket és a szórást különböző esetekre. Az 5.a) ábra 475 év visszatérési idővel számolt eseteket ábrázol, azonban az egyik középérték (teli fekete vonal) és hozzá tartozó szórás a T1 rugalmas válaszspektrumhoz kiválasztott földrengés adatokkal elvégzett vizsgálatok eredménye, míg a másik középérték (teli szürke vonal) és szórásai a T2 válaszspektrumhoz illesztett földrengésekkel futtatott eredményeket tükrözi. Megállapítható, hogy az eredmények középértékeiben nem észlelhető jelentős különbség annak tekintetében, hogy a T1-es vagy T2-es válaszspektrumhoz illesztett módon választottuk-e ki a 7-es csoportban felvett
akcelerogramokat. A két görbe majdnem teljesen átfedi egymást, csupán kismértékű jobbra eltolódás figyelhető meg. Hasonló eredményt mutatott a többi azonos illesztési feltételekkel kiválasztott, különböző akcelerogramokkal meghatározott 7-es csoport alapján elvégzett számítás is.
a)
b)
5. ábra Válaszspektrum eredmények az V. talajprofil esetében Az 5.b) ábra a különböző visszatérési időkhöz tartozó eredményeket mutatja ugyanezen talajprofil esetében. A 225 évhez tartozó középérték majdnem teljes egyezést mutat a 475 éves visszatérési idő alapján számolttal. A helyi üledékes talajok kisebb intenzitású földrengés esetén jobban felnövelik a földrengés hatását, mint magasabb intenzitások esetében. A 225 éves visszatérési idő az EC8-3 alapján a Károk Korlátozásának Határállapotának felel meg, eszerint kell a meglévő építményeket ellenőrizni, ami azt jelenti, hogy a földrengés után az építmények működőképesek kell, hogy maradjanak. Ez a visszatérési idő az 50 évre vonatkoztatott 20%-os meghaladási valószínűségnek felel meg. Az EC8 alapján ehhez a rugalmas válaszspektrumot csökkenteni lehet, pedig látható, hogy a talajválasz elemzés ezt nem támasztja alá. A 6. ábrán hasonlítottuk össze az 5.a) ábrán bemutatott, egy kiválasztott talajprofilhoz tartozó középértékeket az EC8 szabvány által megadott rugalmas válaszspektrumokhoz. A 6.a) ábra a T1 válaszspektrumokhoz illesztett 7 akcelerogram alapján végzett futtatások középértékének vonalát, míg a 6.b) ábra a T2 válaszspektrumhoz illesztett 7 akcelerogram alapján végzett futtatások középértékének vonalát mutatja. Mindkét ábráról egyértelműen megállapítható, hogy a szabvány válaszspektrumok nem fedik a helyi 1-D talajválasz elemzés eredményeit. A helyi altalaj je-
lentősen megnöveli a spektrum értékeit, különösen a csúcsértékek magasabbak, mint a szabvány által definiált plató, még akkor is, ha az elfogadható kockázatot szem előtt tartjuk.
a)
b)
6. ábra Válaszspektrum eredmények összehasonlítása az a) EC8 T1 (1-es típusú) és b) T2 (2-es típusú) válaszspektrumaival Szokványos épületeink jellemző frekvenciatartománya 1,33-0,8 Hz (0,75s és 1,25s közötti periódusidő), ezek a vizsgálataink szerint jelentősen alulméretezettek lehetnek földrengésre, akkor is, ha az EC8 szabvány szerint tervezték őket. Ennek fő oka a kapott spektrum második kiugró „platójának” köszönhető. Ez a második kiugrás a görbén feltehetőleg a nagyítási függvényeken látható második domináns frekvenciának köszönhető, mely majdnem mindegyik győri talajprofil esetében megfigyelhető. Az a frekvenciatartomány, amely ehhez a második kiugró értékhez tartozik megfeleltethető a gyakori többemeletes vasbetonvázas szerkezeteknek [19]. Az EC8 szabvány különböző fontossági tényezőket definiál az épületekre. Az épültek 4 fontossági osztályba sorolhatóak aszerint, hogy milyen kockázattal jár a károsodásuk, összeomlásuk az emberi életre, valamint milyen szociális és társadalmi következményei lehetnek az ilyen mértékű károsodásnak. Ezért a vizsgálatainkban elvégeztük mind a 15 talajprofil esetében az 1-D talajválasz elemzéssel kapott eredmények összehasonlítását a különböző fontossági tényezővel növelt rugalmas válaszspektrumokkal. A 7.a) ábra mutatja az egy kiválasztott talajprofil esetében az 1D elemzésből kapott középérték vonalát, valamint a II, III és IV fontossági osztályhoz rendelhető szabvány szerinti T1 spektrumokat. Az ábráról
egyértelműen leolvasható, hogy még a legmagasabb kockázati osztályba tartozó épületek, a tömegtartózkodásra szolgáló kiemelt épületek esetében sem éri el az 1,4-es szorzóval növelt szabvány platója az 1-D elemzésből kapott, fontossági tényezővel nem növelt középértékeket. A szórást figyelembe véve tehát még rosszabb a helyzet.
a)
b) 7. ábra Válaszspektrum eredmények összehasonlítása az EC8 különböző válaszspektrumaival
A helyi hatásokat és talajrétegződést figyelembe vevő válaszelemzés eredményeinek összehasonlítása az EC 8 szabvány által definiált rugalmas válaszspektrummal rávilágít arra, hogy mennyire fontos a helyi altalaj földrengésre gyakorolt hatásának megértése. Fent bemutatott, Győrre vonatkozó kutatásunk szerint a helyi, felszínközeli talajrétegek rezgésfelerősítő hatása a szabványban megadottnál jelentősen kedvezőtlenebb, e rétegek jelentősen megnövelik a földrengéshatásokat. Ha szem előtt tartjuk az eredményekben látható szórást, akkor egyértelművé válik a nagyfokú változékonyság a talaj válaszában még egyszerű talajrétegződés és a „szokványos” földrengés adatok esetében is. Ez a tervező mérnököket megfelelő óvatosságra kell, hogy intse a megfelelő földrengésteher kiválasztásában. Győr vonatkozásában az 1-D talajválasz elemzést 6000 esetre futattuk le, ha figyelembe vesszük, hogy a vizsgálatokat elvégeztük mind a 15 talajprofilra, a T1 és T2 válaszspektrumokhoz illesztett különböző földrengés regisztrátumok alapján, különböző fontossági tényezőket figyelembe véve, illetve hogy a STRATA szoftverben beállított paraméterek változtatásával további 100 alesetet kaptunk. A mikrozónák meghatározásához a
3. táblázat szerint értékeltük a helyi rétegsor alapján meghatározott gyorsulási válaszspektrumokat és a nagyítási függvényeket. Megállapítható volt, hogy annak ellenére, hogy Győr csaknem teljes területe a C talajkategóriába tartozik az EC8 alapján, a Győrre vonatkozó veszélyeztetettség különböző szintjei definiálhatóak. Az alapkőzetre vetített PGA értékekhez viszonyítva a felső rétegsorok 1,7-2,7-szeresére növelhetik a talajfelszíni gyorsulás értékeit az alapkőzetre megadotthoz viszonyítva. A maximum értékek mindkét típusú válaszspektrum platójánál jóval magasabb értéket mutatnak, de egy jellemző második csúcs is kimutatható.
Középérték
I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. XIII. XIV. XV.
0,192 0,214 0,234 0,199 0,206 0,197 0,216 0,212 0,210 0,191 0,197 0,211 0,322 0,296 0,243
0,447 0,374 0,413 0,363 0,440 0,462 0,492 0,437 0,419 0,405 0,378 0,457 0,452 0,416 0,535
1,601 1,782 1,949 1,660 1,715 1,642 1,797 1,768 1,754 1,595 1,639 1,761 2,680 2,471 2,029
299,8 278,9 298,4 285,3 322,8 305,8 307,9 330,8 295,8 297,6 301,0 297,8 313,6 414,3 448,3
Talaj típus
m
Vs,30 [m/s]
Szórás
PGA [0,12g]
Középérték
felszíni gyorsulás
Talaj profil
felszíni gyorsulás
3. táblázat Talajtípusok meghatározása Győrben
C2 C3 C5 C3 C5 C2 C5 C4 C3 C1 C1 C4 C6 B1 B2
A 15 talajprofilból a kapott 1-D analízissel kapott válaszok alapján néhány eset összevonható volt, így végül összesen 8 különböző mikró zónát tudtunk megkülönböztetni Győr területén (8. ábra). A zónák közötti
határvonal nem konkrétan definiált, lágy átmentet határoztunk meg, jelezve a paraméterek változékonyságát.
8. ábra Győr mikrozónái (C1-C6 és B1-B2) ÖSSZEFOGLALÁS A földrengés hatásainak elemzéséhez alapvető feladat a helyi altalaj rezgésfelerősítő hatásának megállapítása, hiszen ugyanaz az építmény különböző altalaj viszonyok mellett teljesen más hatásoknak lehet kitéve. Fontos, hogy pontosabban meg tudjuk becsülni a talajmozgás jellemzőit egy lehetséges földrengés során, az összes befolyásoló tényező számbavételével. A földrengéshatások és az ennek eredményeként a talajban keletkező rezgések nagyfokú változatosságára mutat rá a bemutatott 1-D analízis. A kapott eredmények változatossága olyan bizonytalanságokat jelez, amelyek miatt nehéz egyetlen szabványos válaszspektrummal lefedni az eredményeket. A talaj jellemzőinek és az alapkőzeten működő gyorsulások változtatásával nagy különbségeket lehet észlelni a talajválaszok átlagában. A különböző esetek hatásának számszerűsítése még nagyobb kihívás.
A helyszíni válaszelemzés eredményei rávilágítottak arra, hogy változatos talajviszonyokkal rendelkező területeken, különösen üledékes talajok esetében, további elemzés szükséges a tervezési válaszspektrum létrehozásához. IRODALOMJEGYZÉK [1] Boore, D. M.: Can Site Response Be Predicted? Journal of Earthquake Engineering, Vol. 8, Special Issue 1, pp. 1-41. 2004 [2] GeoRisk Earthquake Engineering Ltd.: Seismic Hazard Map of Hungary. http://georisk.hu/. 2006 [3] Ray, R.P., Szilvágyi Zs, Wolf Á.: Talajdinamikai paraméterek meghatározása és alkalmazása, Sínek világa 56: (1) pp. 32-36. 2014 [4] Szilvágyi Zs.: Dinamikus talajparaméterek meghatározása, Tavaszi Szél 2012 Konf., Budapest, DOSZ, pp. 458-465. 2012 [5] European Committee for Standardization: Eurocode 8: Design of Sturctures for Earthquake Resistance MSZ EN 1998-1:2004/A1:2013. Brussels. 2013 [6] Bard, P.-Y. & Gariel, J.-C.: The Seismic Response of Twodimensional Sedimentary Deposits with Large Vertical Velocity Gradients. Seismological Society of America, Vol. 76 No. 2, pp. 343-366. 1986 [7] Scharek, P. & Tóth, G.: Geological and Hydrogeological Analysis of the Natural Reservation Areas, Budapest: Magyar Állami Földtani Int. 1994 [8] Hardin, B. O. & Black, W. L.: Vibration Mod. of Norm. Cons. Clay. Jour. Soil Mech. & Found. Div., ASCE, Vol 95. No. 2, pp. 353-369. 1968 [9] Iervolino, I., Galasso, C. & Cosenza, E.: Comp. Aided Record Selection for Code-based Seis. Struc. Anal.. Bull. of Eq. Eng., Vol. 8, pp. 339-362. 2010 [10] Ambraseys, N. et al.: Internet-Site for European Strong-Motion Data, Eu. Com. Research.-Dir. http://www.isesd.hi.is/ESD_Local/frameset.htm 2002 [11] Kegyes-Brassai O. K.: Eq. Hazard Analysis and Building Vulnerability Assessment to Determine the Seismic Risk of Existing Buildings in an Urban Area, PhD diss. Széchenyi Univ., Győr, Hungary, 199 p, 2015 [12] Kottke, A. & Rathje, E. M.: NEEShub - Resources: Strata https://nees.org/resources/strata. 2013 [13] Kwok, A. O. L. et al.: Use of exact solutions of wave propagation problems to guide implem. of nonlin., time-domain ground response analysis routines. ASCE Jour. Geotech. & Geoenv. Eng. 133(11), pp. 1337-1481. 2007
[14] Schnabel, P. B., Lysmer, J. and Seed, H. Bolton: SHAKE: A Comp. Prog. for Eq. Response Analysis of Horizontally Layered Sites, Rep. No. UCB/EERC-72112, EERC, Univ. of California, Berkeley, December, 102 p. 1972 [15] Hashash, Y.M.A. & Park, D.: Visc. damping formulation and highfrequency comp. in deep deposits. Soil Dyn. & Eq. Eng.", v. 22 (7), 611624. 2002 [16] Bardet, J. P. & Tobita, T.: NERA: A Computer Program for Nonlinear Earthquake site Response Analyses of Layered Soil Deposits. Dep. of Civil Eng., Univ. of Southern California, Los Angeles, United State, 43 p. 2001 [17] Kramer, S. L.: Geotechnical Earthqauke Engineering. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall. 1996 [18] Ray, R.P.: Geotechnikai kézikönyv földrengésre való méretezéshez, MMK GT, Budapest 139p, 2014 [19] Ray, R.P. & Wolf, Á.: Analysis and Design of Piles for Dynamic Loading in: P. Delage et al. eds. Proc. 18th Int. Conf. on Soil Mech. & Geotech. Eng.: Challenges and Innovations in Geotechnics. Paris, pp. 2839-2842. 2015 KÖSZÖNETNYÍLVÁNÍTÁS A kutatás adatfeldolgozása a TÁMOP 4.2.4. A/2-11-1-2012-0001 ‘Nemzeti Kiválóság Program’ című kiemelt projekt keretében zajlott. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg 2013-2014-ben.
