Zusammenhänge zwischen makroseismischen Intensitäten und Antwortspektren, Erdbebendauer und Bauwerksvulnerabilität

Schmitt, Timo; Meskouris, Konstantin

doi:32196

Zusammenhänge zwischen makroseismischen Intensitäten und Antwortspektren, Erdbebendauer und Bauwerksvulnerabilität = Relations between macroseismic intensity and response spectrum, strong-motion duration and building vulnerability

Schmitt, Timo (Author)

2012

VerantwortlichkeitsangabeTimo Schmitt

ImpressumAachen : Mainz 2012

Umfang187 S. : graph. Darst.

ISBN3-86130-434-1

ReiheMitteilungen des Lehrstuhls für Baustatik und Baudynamik, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen ; 21 = 12/1

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Zsfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak03

Hauptberichter/Gutachter
Meskouris, Konstantin (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2012-02-01

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-42538
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/82854/files/4253.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Baustatik und Baudynamik (311810)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Erdbebengefahr (Genormte SW) ; Erdbeben (Genormte SW) ; Seismologie (Genormte SW) ; Erdbebenbelastung (Genormte SW) ; Magnitude (Genormte SW) ; Intensität (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Ingenieurseismologie (frei) ; Makroseismik (frei) ; Antwortspektrum (frei) ; seismische Lastannahmen (frei) ; Strong-Motion Auswertung (frei) ; Bauwerksklasse (frei) ; Bauwerksvulnerabilität (frei) ; Starkbewegungsdauer (frei) ; earthquake hazard (frei) ; seismology (frei) ; earthquake loads (frei) ; macroseismic intensity (frei) ; magnitude (frei) ; response spectrum (frei) ; seismic loads (frei) ; strong-motion evaluation (frei) ; ground class (frei) ; building vulnerability (frei) ; strong-motion duration (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Die Beschreibung der seismischen Lastannahmen für Bauwerke erfolgt im Allgemeinen in Form von Antwortspektren. Zur Ermittlung nicht-normativer standortspezifischer Antwortspektren werden in der Regel empirische Auswertungen realer Erdbebenregistrierungen verwendet. Die Erdbebenenergie wird durch die Magnitude und die Erschütterungswirkung durch die makroseismische Intensität beschrieben. Es gibt zahlreiche empirische Formeln, mit denen sich Antwortspektren in Abhängigkeit von Magnitude, Entfernung und Untergrund berechnen lassen. Arbeiten zu intensitätsbezogenen Antwortspektren gibt es hingegen kaum. Die Intensität ist trotz der stetig zunehmenden Anzahl messtechnisch bestimmter Magnituden nach wie vor ein bedeutender Parameter. In vielen Erdbeben Gefährdungskarten werden Intensitäten angegeben, selbst einige Normen und Regelwerke beziehen sich auf die Intensität. Die vorliegende Arbeit zeigt die Zusammenhänge zwischen der makroseismischen Intensität und anderen Parametern die die Intensität beeinflussen. Dazu wurden zunächst Strong Motion Registrierungen ausgewertet und daraus intensitäts- und untergrundbezogene Antwortspektren berechnet. Bei der Auswertung wurden die Einflüsse von Baugrund, geologischem Untergrund, Magnitude, Entfernung und Bauwerkstyp betrachtet. Als Untersuchungsgebiet wurde Kalifornien gewählt. Es wurden insgesamt 411 Horizontalkomponenten aus Registrierungen von neun Erdbeben ausgewertet, für die zunächst alle Informationen zu Magnitude, Entfernung und Untergrund zusammengestellt wurden. Mittels detaillierter makroseismischer Informationen über die Schütterwirkung der Erdbeben wurde jeder Registrierung entsprechend der dem Standort nächstliegenden Beobachtung ein lokaler Intensitätswert zugeordnet. Zu allen Registrierungen wurden zunächst die Antwortspektren berechnet und diese dann jeweils nach bestimmten Kriterien (Intensität, Untergrundklasse etc.) zusammengestellt. Für die jeweilige Gruppe erfolgte dann die Berechnung des Medians der Spektralbeschleunigungen sowie die Fraktilwerte unter Berücksichtigung der Standardabweichung. Ergänzend zur empirischen Auswertung der intensitätsbezogenen Antwortspektren wurden exemplarisch bodendynamische Berechnungen durchgeführt. Der Zusammenhang zwischen den intensitätsbasierten Antwortspektren, der Bauwerksvulnerabilität und die Übertragbarkeit der Antwortspektren auf europäische Erdbebengebiete wurde untersucht. Zusätzlich wurden für alle Registrierungen auch Starkbewegungsdauern nach verschiedenen Definitionen ausgewertet, um deren Anwendbarkeit im Zusammenhang mit der Verwendung von makroseismischen Intensitäten zu untersuchen. Abschließend wurden Korrelationsuntersuchungen mit verschiedenen seismischen Parametern durchgeführt.

In structural engineering seismic loads usually are calculated based on response spectra. In the cases where the evaluation of non-normative site-specific response spectra is required, usually empirical evaluations of real earthquake registrations are used. Earthquake energy is described by magnitude and seismic impact by macroseismic intensity. In literature, there are numerous equations to calculate response spectra based on magnitude, distance and soil conditions, but there are almost no studies about intensity-based response spectra. Despite of the increasing number of metrological determined magnitudes, intensity is still an important parameter. Many seismic hazard maps refer to intensities and even some codes and regulatory guides use intensity values. The presented work shows the coherence between macroseismic intensity and other parameters that influence intensity. The way to do it has consisted of collecting and evaluating enough strong motion registrations to provide intensity and soil dependent response spectra. The evaluation considered the influence of ground type, deeper subsoil, magnitude, distance and type of structure. California was chosen as test area. In total, 411 horizontal components from nine earthquakes were evaluated, after assembling information about magnitude, distance and local soil conditions. Using detailed macroseismic information about the seismic impact, a local intensity was assigned to every registration according to the closest observed intensities in the site vicinity. From all the records the response spectra were calculated. Then, for specific groups of response spectra, according to intensity, soil class and other parameters, median spectral values were calculated as well as standard deviation. In addition to the empirical evaluation of the response spectra, some examples of soil dynamic calculations were performed. The coherence between the evaluated response spectra and structural vulnerability as well as the applicability to European earthquake prone areas was discussed. The strong motion duration was calculated from all records according to different definitions to probe the suitability of these definitions in the context of macroseismic intensities. Finally, a correlation analysis with different seismic parameters was carried out.

Fulltext:
PDF