Введение
Максимальное ускорение грунта во время землетрясения в заданной точке. Пиковое ускорение грунта (PGA) – это максимальное ускорение грунта, зарегистрированное во время сейсмических колебаний в определенной точке. PGA соответствует амплитуде наибольшего абсолютного ускорения, зафиксированного на акселерограмме в данной точке во время конкретного землетрясения. Сейсмические колебания обычно происходят во всех трех направлениях. Поэтому PGA часто разделяют на горизонтальную и вертикальную составляющие. Горизонтальные значения PGA, как правило, больше вертикальных, однако это не всегда так, особенно вблизи эпицентров крупных землетрясений. PGA является важным параметром (также известным как мера интенсивности) для сейсмостойкого строительства. Расчетная сейсмическая нагрузка (DBEGM) часто определяется на основе PGA. В отличие от шкалы Рихтера и шкалы магнитуды момента, PGA не является мерой общей энергии (магнитуды, или размера) землетрясения, а показывает, насколько сильно трясется земля в конкретной географической точке. Шкала интенсивности Меркалли использует субъективные наблюдения и отчеты для оценки интенсивности землетрясения, в то время как PGA измеряется инструментально, например, с помощью акселерографов. PGA может быть сопоставлена с макросейсмической интенсивностью по шкале Меркалли, но такие соотношения характеризуются значительной неопределенностью. Пиковое горизонтальное ускорение (PHA) – наиболее часто используемый тип ускорения грунта в инженерных расчетах. Оно широко применяется в сейсмостойком строительстве (включая сейсмические нормы и правила) и часто отображается на картах сейсмической опасности. Во время землетрясения повреждения зданий и сооружений больше связаны с движением грунта, которое характеризуется PGA, чем с магнитудой самого землетрясения. Для землетрясений умеренной силы PGA является достаточно точным показателем потенциального ущерба; при сильных землетрясениях ущерб чаще коррелирует с максимальной скоростью колебаний грунта. Пиковое ускорение грунта может выражаться в долях g (стандартное ускорение свободного падения, эквивалентное силе g) в виде десятичной дроби или процента; в м/с² (1 g = 9,81 м/с²). Изменение значений PGA во время землетрясения может быть отображено на карте сотрясений. Из-за сложных факторов, влияющих на PGA, землетрясения с одинаковой магнитудой могут давать разные результаты, при этом многие землетрясения умеренной силы генерируют значительно более высокие значения PGA, чем более сильные землетрясения. Во время землетрясения ускорение грунта измеряется в трех направлениях: вертикальном (V или UD – вверх-вниз) и двух перпендикулярных горизонтальных направлениях (H1 и H2), обычно север-юг (NS) и восток-запад (EW). Регистрируется пиковое ускорение в каждом из этих направлений, и часто сообщается о наибольшем из этих значений. В качестве альтернативы может быть указано комбинированное значение для данной станции. Пиковое горизонтальное ускорение грунта (PHA или PHGA) может быть определено путем выбора наибольшего из зарегистрированных значений, вычисления среднего арифметического двух значений или расчета векторной суммы двух компонентов. Также возможно определение трехкомпонентного значения с учетом вертикальной составляющей. В сейсмостойком строительстве часто используется эффективное пиковое ускорение (EPA – максимальное ускорение грунта, на которое реагирует здание), которое обычно составляет 2/3 – 3/4 от PGA.
Peak ground acceleration (PGA) is equal to the maximum ground acceleration that occurred during earthquake shaking at a location. PGA is equal to the amplitude of the largest absolute acceleration recorded on an accelerogram at a site during a particular earthquake. Earthquake shaking generally occurs in all three directions. Therefore, PGA is often split into the horizontal and vertical components. Horizontal PGAs are generally larger than those in the vertical direction but this is not always true, especially close to large earthquakes. PGA is an important parameter (also known as an intensity measure) for earthquake engineering, The design basis earthquake ground motion (DBEGM) is often defined in terms of PGA. Unlike the Richter and moment magnitude scales, it is not a measure of the total energy (magnitude, or size) of an earthquake, but rather of how much the earth shakes at a given geographic point. The Mercalli intensity scale uses personal reports and observations to measure earthquake intensity but PGA is measured by instruments, such as accelerographs. It can be correlated to macroseismic intensities on the Mercalli scale but these correlations are associated with large uncertainty. The peak horizontal acceleration (PHA) is the most commonly used type of ground acceleration in engineering applications. It is often used within earthquake engineering (including seismic building codes) and it is commonly plotted on seismic hazard maps. In an earthquake, damage to buildings and infrastructure is related more closely to ground motion, of which PGA is a measure, rather than the magnitude of the earthquake itself. For moderate earthquakes, PGA is a reasonably good determinant of damage; in severe earthquakes, damage is more often correlated with peak ground velocity. Peak ground acceleration can be expressed in fractions of g (the standard acceleration due to Earth's gravity, equivalent to g force) as either a decimal or percentage; in m/s2 (1 g = 9.81 m/s2); The varying PGA results from an earthquake can be displayed on a shake map. Due to the complex conditions affecting PGA, earthquakes of similar magnitude can offer disparate results, with many moderate magnitude earthquakes generating significantly larger PGA values than larger magnitude quakes. During an earthquake, ground acceleration is measured in three directions: vertically (V or UD, for up down) and two perpendicular horizontal directions (H1 and H2), often north–south (NS) and east–west (EW). The peak acceleration in each of these directions is recorded, with the highest individual value often reported. Alternatively, a combined value for a given station can be noted. The peak horizontal ground acceleration (PHA or PHGA) can be reached by selecting the higher individual recording, taking the mean of the two values, or calculating a vector sum of the two components. A three component value can also be reached, by taking the vertical component into consideration also. In seismic engineering, the effective peak acceleration (EPA, the maximum ground acceleration to which a building responds) is often used, which tends to be ⅔ – ¾ the PGA.
Сейсмические риски и инженерные разработки
Изучение географических районов в сочетании с анализом исторических землетрясений позволяет геологам оценивать сейсмический риск и составлять карты сейсмической опасности, показывающие вероятные значения максимального ускорения грунта (PGA) в регионе во время землетрясения с определенной вероятностью превышения (PE). Инженеры-строители и государственные органы планирования используют эти значения для определения расчетной сейсмической нагрузки на здания в каждой зоне, при этом особо важные объекты (такие как больницы, мосты, электростанции) должны выдерживать максимальное расчетное землетрясение (MCE). Повреждения зданий зависят как от максимальной скорости колебаний грунта (PGV), так и от продолжительности землетрясения – чем дольше продолжаются сильные колебания, тем выше вероятность повреждений.