Розрахункові акселерограми для прямого динамічного методу визначення сейсмічних навантажень

To calculate the seismic stability of objects by the direct dynamic method of seismic loads, computed accelerograms for specified constructing site are required. The article shows that the use of accelerograms, which do not take into account the soils amplification properties of the particular study site, can lead to incorrect engineering calculations of the seismic resistance of buildings. The article considers the question of how different the maximum acceleration at the same input motion (in the form of an accelerogram) at different sites located close to each other is. The results of modeling the amplification of one and the same input motion by the soil strata of two different sites are presented. The sites have a similar geological structure. The bedrock is at the same depth. Geographically, the sites are located at a distance of 10 km from each other in Kiev on the right bank of the Dnieper. Under such conditions, when designing seismic resistant objects, design engineers for emergency load combination calculations usually use the same set of design accelerograms. The modelling results presented in this article showed that the soil amplifications of the same input motion, even closely spaced and, at first glance, sites with similar geological structure, may differ significantly. This discrepancy is due to the diversity of soil conditions and the characteristics of the seismic wave propagation in them, that is, the filtering seismic properties of soils. The use of calculated accelerograms, which do not take into account the filtering properties of soils at a particular site under study, leads to incorrect engineering calculations of the seismic resistance of buildings. The article shows that accelerograms should be calculated only taking into account the filtering properties of soils for specific sites of the proposed seismic resistant construction, which will achieve the required seismic resistance while reducing the cost of the object.Для расчета сейсмостойкости объектов на сейсмические нагрузки прямым динамическим методом нужны расчетные акселерограммы для конкретной строительной площадки. Показано, что использование акселерограмм, не учитывают усилительные свойства почвы конкретного участка исследования, может привести к некорректным инженерным расчетам сейсмостойкости зданий. Рассмотрены вопросы разницы максимального ускорения при одном и том же входном движении (в виде акселерограммы) на разных участках, расположенных близко друг к другу. Приведены результаты моделирования усиления одного и того же входного движения грунтовыми толщами двух различных участков. Участки имеют подобную геологическую структуру. Коренные породы залегают на той же глубине. Географически участки расположены на расстоянии 10 км друг от друга в Киеве на правом берегу Днепра. При таких условиях при проектировании сейсмостойких объектов инженеры-конструкторы для расчетов сочетание аварийных нагрузок с учетом сейсмического воздействия обычно используют один и тот же набор проектных акселерограмм. Согласно результатам моделирования, усиления почвы при одинаковом входящего движения, даже на близко расположенных участках и, на первый взгляд, с подобной геологической структурой, может существенно различаться. Такое расхождение обусловлено многообразием грунтовых условий и особенностями распространения в них сейсмической волны, то есть фильтрующими сейсмическим свойствам почв. Использование расчетных акселерограмм, не учитывают фильтровальные свойства грунтов на конкретном исследуемом площадке, приводит к некорректным инженерным расчетам сейсмостойкости зданий. Показано, что акселерограммы следует рассчитывать только с учетом фильтровальных свойств почв для конкретных площадок предполагаемого сейсмостойкого строительства, что позволяет достичь необходимой сейсмостойкости при одновременном снижении стоимости объекта.Для розрахунку сейсмостійкості об’єктів на сейсмічні навантаження прямим динамічним методом потрібні розрахункові акселерограми для конкретного будівельного майданчика. Показано, що використання акселерограм, які не враховують підсилювальні властивості ґрунту конкретної ділянки дослідження, може призвести до некоректних інженерних і конструкторських розрахунків сейсмостійкості будівель. Розглянуто питання різниці максимального прискорення при одному і тому самому вхідному русі (у вигляді акселерограми) на різних ділянках, розташованих близько одна до одної. Наведено результати моделювання підсилення одного і того самого вхідного руху ґрунтовими товщами двох різних ділянок. Ділянки мають подібну геологічну структуру. Корінні породи залягають на тій самій глибині. Географічно ділянки розташовані на відстані 10 км одна від одної у Києві на правому березі Дніпра. За таких умов при проектуванні сейсмостійких об’єктів інженери-конструктори для розрахунків поєднання аварійних навантажень з урахуванням сейсмічного впливу зазвичай використовують один і той самий набір проектних акселерограм. Згідно з результатами моделювання, підсилення ґрунту за однакового вхідного руху, навіть на близько розташованих ділянках і, на перший погляд, з подібною геологічною структурою, може суттєво різнитися. Така розбіжність зумовлена різноманіттям ґрунтових умов і особливостями поширення в них сейсмічної хвилі, тобто фільтрувальними сейсмічними властивостями ґрунтів. Використання розрахункових акселерограм, які не враховують фільтрувальні властивості ґрунтів на конкретному досліджуваному майданчику, призводить до некоректних інженерних і конструкторських розрахунків сейсмостійкості будівель. Показано, що акселерограми слід розраховувати тільки з урахуванням фільтрувальних властивостей ґрунтів для конкретних майданчиків передбачуваного сейсмостійкого будівництва, що дає змогу досягти необхідної сейсмостійкості за одночасного зниження вартості об’єкта

Influence of resonance and nonlinear properties of soils on seismic hazard of construction areas

 The article discusses the need to take into account the resonance and nonlinear phenomena in soils for the seismic micro zoning of building and operating sites. Resonance and nonlinear phenomena are closely related to each other and depend on the structure of the medium under the site, and the intensity of seismic effects. Examples of what these phenomena are a common cause of destruction and damage of earthquake-resistant structures during earthquakes are presented. The methods that allow at a modern level to count the frequency characteristics of soil models taking into account it’s non-linear and resonance properties are reviewed. The results of the comparative analysis of theoretical calculations of the frequency characteristics of soil layered models with different thickness and different seismic properties are supplied. It has been shown that appearance of the nonlinear properties of the soil depends on its physical properties and stress condition. A comparison of the calculated frequency characteristics of ground systems taking into account the rheological properties for a variety of construction sites in the Odessa area in Kiev town are provided. The influence of various factors on the spectral contents and the value of oscillation of the upper section of the geological environment at the construction site are analyzed. The conditions of occurrence in it of dangerous resonance phenomena are formulated

Інститут геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України до 100-річним ювілеям Академії і її Президента Бориса Євгеновича Патона

The essential results of the Institute’s activity during five latest years, i. e., after 2013 have been briefly presented. The following categories have been outlined: studies of the magnetic field of the Earth and application of their results for solving geologic-geophysical, ecological and practical problems; seismology and seismic security; deep structure of the Earth’s crust and upper mantle, tectonics, geodynamics, tectonophysics, mineral resources; new technologies of investigation of near-surface, technogenic and natural rocks; adaptive seismic exploration; preparation of highly qualified specialists and the work with higher educational institutions are the principal items characterizing the activity of “Geophysical Journal” that was included to International Scientometric base Web of Sciences Core Collection.Elaboration and creation of principally new perspective logistic complexes for well-logging, seismic exploration and seismological works provide the executed studies with new high-grade experimental material.All specified is directed to solving the problems of search and exploration of mineral resources, seismic security of population and industry and ecological problems of the country.В краткой форме изложены основные результаты работы Института за последние 5 лет, то есть после 2013 Выделены следующие разделы: изучение магнитного поля Земли и использования его данных для решения геолого-геофизических, экологических и прикладных задач; сейсмология и сейсмическая безопасность; глубинное строение земной коры и верхней мантии, тектоника, геодинамика, тектонофизика, полезные ископаемые; новые технологии изучения приповерхностных, техногенных и природных горных пород; адаптивная сейсморазведка; подготовка специалистов высшей квалификации и работа с высшими учебными заведениями; проведение международных конференций и семинаров; основные данные по содержанию "Геофизического журнала", вошедший в международную наукометрич ной базы Web of Sciences Core Collection.Разработка и создание принципиально новых, перспективных аппаратурно - программ ных комплексов для каротажа скважин, проведение сейсморазведочных и сейсмологических работ обеспечивают приведен направление исследований новым высококачественным экспериментальным материалом.Все перечисленное направлено на решение задач поиска и разведки полезных ископаемых, сейсмической безопасности населения и промышленности и решения экологических проблем страны.У короткій формі викладено основні результати роботи Інституту за останні 5 років, тобто після 2013 р. Виділено такі розділи: вивчення магнітного поля Землі і використання його даних для вирішення геолого-геофізичних, екологічних і прикладних завдань; сейсмологія і сейсмічна безпека; глибинна будова земної кори і верхньої мантії, тектоніка, геодинаміка, тектонофізіка, корисні копалини; нові технології вивчення приповерхневих, техногенних і природних гірських порід; адаптивна сейсморозвідка; підготовка фахівців вищої кваліфікації і робота з вищими навчальними закладами; проведення міжнародних конференцій і семінарів; основні дані стосовно змісту "Геофізичного журналу", що увійшов до міжнародної наукометрич-ної бази Web of Sciences Core Collection.Розробка і створення принципово нових, перспективних апаратурно - програм -них комплексів для каротажу свердловин, проведення сейсморозвідувальних і сейсмологічних робіт забезпечують наведений напрям досліджень новим високоякісним експериментальним матеріалом.Усе перелічене спрямоване на вирішення завдань пошуку і розвідки корисних копалин, сейсмічної безпеки населення і промисловості та розв'язання екологічних проблем країни

Weak earthquakes and industrial explosions registered on the Eastern European platform within the territory of Ukraine in 2005-2010.

Identification of the nature of weak seismic events recorded in the East European Platform is based on the use of the analysis results for recording forms and spectral time diagrams. The difference between waveforms and spectral time diagrams of the local earthquakes (tectonic and technogeneous) and powerful industrial explosions has been noted. The relation between the sources of low-intensity seismic manifestations of tectonic origin and fractured zones in the Earth's crust has been determined

The earthquake in L'Aquila and the features of the three-dimensional P-velocity structure of the mantle beneath the Adriatic plate and its environment

Confinement of the surface (crustal) earthquake happened on April 25 2009 in the area of the city Aquila in Italy to deep mantle processes under this area has been shown, which have been analyzed on the basis of three-dimensional P-velocity model of the mantle up to the depth of 2,500 km. This earthquake is confined to the area, which is characterized by certain sub-vertical dividing zone in the mantle where alternation (along the lateral) of the areas with high and low velocities takes place throughout all the depth

Intermediate earthquakes of the Vrancea zone and high-speed structure of the mantle of Eastern Europe

New data on the possible relationship of intermediate earthquakes of the Vrancea zone with the velocity structure of the mantle based on a three-dimensional P-velocity model of the mantle up to a depth of 850 km, have been given in the paper not only for the immediate environment (Vrancea area has been shown as the contact boundary region), but also for the wider region (the relationship of the Vrancea zone with the velocity structure of the mantle of the Afro-Ara-bian, East European platforms, the Adriatic microplate and the Scythian-Turan plate have been shown)

Velocity model of the mantle structure under Sumatra and seismic activity of the area

Within the framework of a three-dimensional P-velocity model of the mantle of the South-East Asia, the mantle velocity structure beneath Sumatra and its surroundings has been considered with the identification of possible premises in the deep structure of the mantle for manifestation of earthquakes in the region. The model has been obtained by application of the method of Taylor approximation for solution of seismic tomography problem of P-waves arrival time introduced by V. S. Geiko

The nature of seismic events recorded in the west of the Ukrainian Shield in 2005 - 2007.

For recognition of the nature of seismic events with epicentra located on the East-European platform within the limits of the western part of the Ukrainian Shield wave forms of seismic signals have been studied and the changes of spectral composition with time. The main distinctions have been revealed of weakly intense tectonic earthquakes and explosions produced in the open pits which are manifested in special features of distribution of spectrum density of transversal and surface waves depending on the filtration frequency according to spectrograms. In case of elaboration of criteria for identification of seismic events the records of earthquakes and explosions at the seismic stations of the Main Center of Special Control of NSA Ukraine, equipped with modern digital seismologic logistics have been used

Black Sea earthquakes in late December 2012 and their manifestations in the geomagnetic field

Results of instrumental observations of geodynamic, geomagnetic and other geologic-geophysical processes in the lithosphere of the North Caucasus and the Crimea have been presented, which reflect geophysical disturbances related to December seismic events in this area. Laboratories of the North Caucasian geophysical observatory RAS and VSEGINGEO MPR of Russia, magnetic variation stations in Alushta and Karpogores during the stages of preparation and development of seismic events on the shelf of the Black Sea in the area of Sochi-Sukhumi registered anomalous disturbances in geophysical fields. Principal attention has been paid to analysis of anomalous «quasiharmonic» magnetic disturbances registered during the stage of earthquakes preparation during the third decade of December 2012. Morphologic effects in variation structure of geomagnetic field have been considered. The observed changes in geophysical fields during the preparation of hazardous seismic events are being considered in details and the reasons of their appearance are being analyzed

Problems of preservation of architectural heritage of the historical center of Kiev in conditions of increasing ecological and technogenic risk

The substantial part of the historical centre of Kiev with the architectural heritage is located in the zones of a geological risk, i.e. zones of the development of the dangerous natural and tech-nogenic processes. The town-building activity without taking into account the geological risk can considerably decrease the effectiveness of the efforts for the heritage conservation. The problem is that to the risk decrease and to increase the heritage stability and the steady existence of the objects with a common infrastructure. At the basis of the concept is stated a forestall strategy, a monitoring of the surrounding and the heritage objects with use of the contemporary technologies. There are represented the special features of the program - purposive approach to the solution of the problem of the preservation and conservation of the architectural heritage at the urbanized territory under the conditions of the increasing ecological and technogenic risk of the geological environment. The special feature of this approach is a consideration of the significant role of the upper lithosphere for the stability of the bases of the architectural heritage and the ground-based technosphere of the cit