27_10_2025_kopia

1. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное образовательное учреждение высшего

образования
«Волгоградский государственный технический университет»
Кафедра «Строительные конструкции, основания и надежность сооружений»
Презентация на тему:
«Сейсмические воздействия»
Выполнили:
аспиранты кафедры СКОиНС
Кашина Екатерина Сергеевна, Мельникова Екатерина Сергеевна
Проверил:
Д.т.н., профессор, профессор кафедры СКОиНС
Пшеничкина Валерия Александровна
г. Волгоград 2025

2. Оглавление

1. Описание процесса ускорения грунтового основания, характер
распространения сейсмических волн, их типы, характерные
фазы движения грунта, виды землетрясений;
2. Шкалы сейсмических воздействий (шкала Рихтера, ИФЗ);
3. Количественные
грунта.
характеристики
сейсмических
движений

3. 1. Сейсмическое воздействие

Сейсмическое воздействие – неблагоприятное природное явление,
вызываемое подземными толчками и колебаниями земной
поверхности в результате землетрясений, извержений вулканов,
цунами, горных ударов и взрывов [МЧС России].
Сейсмическая нагрузка – сила, возникающая в системе
«сооружение-основание» при колебаниях основания сооружения
во время землетрясения [СП 14.13330.2018].
Воздействия, изменяющиеся во времени, при которых массам тела
сообщаются ускорения и вследствие этого возникают силы
инерции, называют динамическими [Поляков, Сейсмостойкие
конструкции зданий, стр. 9].

4. 1. Описание процесса ускорения грунтового основания

Ускорение грунтового основание – это величина, количественно
характеризующая силу сейсмических колебаний почвы точке
наблюдения.
Максимальное пиковое ускорение основания (Peak Ground
Acceleration, PGA) – максимальная зафиксированная величина
ускорения, зарегистрированная в конкретной точке на поверхности
Земли при землетрясении.

5. 1. Описание процесса ускорения грунтового основания

В 1926 г. американский сейсмолог Б.
Гутенберг
оценил
последствия
землетрясения в Японии в 1923 г. по
эффекту
повреждаемости
к
10-11
балльному землетрясению ( ускорение в
диапазоне 0,2g-0,4g) и предложил шкалу
максимального ускорения:
I
4
6
8
10
12
A0/g
0,001
0,005
0,025
0,1
0,5-1
В 1973 г. Комиссия СССР решила
увеличить
значение
максимального
ускорения на 20%.
Рисунок. Эмпирическое соотношение между интенсивностью (в баллах) и
максимальными ускорениями грунта. 1 – по шкале Меркалли-Канкани-Зиберга, 2 – по
Гутенбергу и Рихтеру, 3 – по Саваренскому и Кирносу, 4 – С.В. Медведев, 5 – по
Нейману, 6 – по проекту шкалы СССР
[Поляков, Сейсмостойкие конструкции зданий, стр.92]

6. 1. Описание процесса ускорения грунтового основания

Эстева (1969), основываясь на
предложении Хендрона (Нейман,
1968), нашел следующие выражения,
справедливые для твердых грунтов:
a 1230e0,8 M ( R 25) 2
R – расстояние от гипоцентра, км;
M – магнитуда по шкале Рихтера.
[Ньюмарк, Основы сейсмостойкого
строительства, стр. 27]
Рисунок. Изменение максимального
ускорения грунта в зависимости от
фокусного расстояния (Esteva, 1969)

7. 1. Описание процесса ускорения грунтового основания

В СП 14 ускорения грунта в основаниях
сооружений, соответствующие расчетному
землетрясению, принимаются равными
100, 200 и 400 см/с2 в районах
сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов (при
средних грунтовых условиях).
Графики зависимостей между силой
землетрясения I и ускорением колебаний
грунта W по экспериментальным данным
(непрерывная функция), при составлении
шкалы MSK-64 (ступенчатая функция) и
разработке строительных норм и правил
(дискретная функция, показанная на
рисунке
точками)
существенно
отличаются.
Рисунок. Зависимости между ускорением
колебаний грунта
и силой землетрясения по
экспериментальным данным (а),
по шкале MSK-64 (б) и по строительным
нормам и правилам (в)
MSK-64. С.В. Медведев, В. Cпонхойер и В. Карник
[Методическое пособие. Уточнение исходной сейсмичности и сейсмическое
микрорайонирование участков транспортных сооружений]

8. 1. Характер распространения сейсмических волн

Сейсмические волны – упругие волны, возникающие в очаге
в результате подвижки, вспарывания пород или отдельных
участков между трещинами и распространяющиеся в земле
[Кумраев, Сейсмостойкие конструкции зданий, стр. 9].
Очаг – пространство в толще земной коры или верхней части
мантии, внутри которого происходит смещение, разрыв или
вспарывание трещин [Кумраев, Сейсмостойкие конструкции
зданий, стр. 8].

9. 1. Характер распространения сейсмических волн

Движение грунта во время землетрясения показывает
существование трех фаз, которые определяются распространением
в грунте P-, S- и L- волн [Вероятностные методы, 1 часть, стр.62].
а
б
Рисунок.
Участки
(фазы)
землетрясения
[140]:
а
–
отражение волн на поверхности
земли; б – типовая запись
землетрясения
Диссертация Жиденко стр. 22

10. 1. Характер распространения сейсмических волн

1. Продольные (P-волны), вызывающие в породах, по
которым они проходят, последовательно меняющиеся деформации
сжатия – растяжения. Самые быстрые волны (~ 8 км/с), первыми
достигают пункт наблюдения. Эти волны распространяются в
твердых телах, жидкостях и воздухе [Поляков, Сейсмостойкие
конструкции зданий, стр. 105].

11. 1. Характер распространения сейсмических волн

2.
Поперечные
(S-волны)
имеют
меньшую
скорость
относительно продольных (P-волны) (в среднем ~ 5 км/с), в связи с
этим позже доходят до станции. Волны вызывают в среде, через
которую
они
проходят
–
деформации
сдвига.
Амплитуды
колебаний на поверхности Земли от поперечных волн больше, чем
от
продольных.
Поперечные
волны
вызывают
наибольшие
ускорения, в связи с чем являются особенно опасными для
сооружений. Бывают горизонтальными и вертикальными [Поляков,
Сейсмостойкие конструкции зданий, стр. 105].

12. 1. Характер распространения сейсмических волн

3. Поверхностные волны (L-, R-волны). Скорость этих волн меньше, чем
у продольных и поперечных. Они имеют большие периоды и распространяются
исключительно по поверхности Земли, вызывая наибольшие по величине
смещения. Однако они не создают больших ускорений [Поляков,
Сейсмостойкие конструкции зданий, стр. 105].
• В волнах Лява частицы грунта смещаются в горизонтальной плоскости
под прямым углом к направлению распространения волны. Эти волны можно
рассматривать как сумму поляризованных в горизонтальной плоскости
поперечных S-волн вблизи земной поверхности.
• В волнах Рэлея частицы грунта колеблются в вертикальной плоскости по
эллиптической траектории. Эллипс вытянут по направлению распространения
волны, т.е. горизонтальная составляющая колебаний превышает вертикальную
компоненту. Скорость R-волн приближенно составляет 0,9 от скорости S-волн.
[Методическое пособие. Уточнение исходной сейсмичности и сейсмическое микрорайонирование участков транспортных сооружений]

13. 1. Характерные фазы движения грунта

Реализации сейсмического ускорения содержат три участка:
• начальный отрезок, образующийся действием продольных
сейсмических волн; его интервал тем длиннее, чем больше
эпицентральное расстояние;
• основная фаза — наиболее интенсивный по амплитудам колебаний
участок, переход к которому явно выражен на записи; появление
второй фазы вызвано приходом поперечных и поверхностных волн;
периоды колебаний на этом участке такие же или немного большие,
чем на начальном;
• конечная фаза — записи, характеризующиеся постепенным, хотя и
нерегулярным изменением амплитуды колебаний. Этот участок
отличается от предыдущих более длинными периодами колебаний.
Переход от среднего участка к конечному явно не выражен.
[Вероятностные методы, 1 часть, стр.62]

14. 1. Виды землетрясений

Существует 4 наиболее характерные группы землетрясений в
зависимости от типа движения грунта [Вероятностные методы, 1
часть, стр.62].
1. Происходит практически один толчок. Движения грунта
подобного типа происходят только на небольших расстояниях от
эпицентра, только при твердых грунтах и только при неглубоком
фокусе. Если данных условий нет, многочисленные отражения
волн меняют характер движений. Отличия таких землетрясений:
• небольшая магнитуда (5,4-6,2);
• неглубокий фокус (менее 30 км);
• характерные разрушения, указывающие на движение грунта
вдоль одного направления;
• преобладание колебаний с коротким периодом (менее 0,2 с).
[Ньюмарк, Основы сейсмостойкого строительства, стр. 17]

15. 1. Виды землетрясений

Рисунок. Составляющая
«восток-запад» землетрясения в
Порт Гуенеме 18 марта 1957 г.
[Ньюмарк, Основы
сейсмостойкого строительства,
стр. 18]

16. 1. Виды землетрясений

2. Крайне нерегулярное движение умеренной продолжительности.
Основная запись такого вида землетрясения – Эль-Центро,
Калифорния, 1940г. Основные отличительные характеристики:
• не большие расстояния до фокуса (гипоцентр – точка начала
вспарывания трещин);
• обязательное наличие твердых грунтов;
• распределение энергии между широким диапазоном периодов
колебаний в среднем равномерное;
• движения близки к белому шуму;
• действие таких движений почти одинаковы во всех
направлениях.
[Ньюмарк, Основы сейсмостойкого строительства, стр. 17-18]

17. 1. Виды землетрясений

Рисунок. Составляющая
«север-юг» землетрясения в
Эль-Центро 18 мая 1940 г.
[Ньюмарк, Основы
сейсмостойкого
строительства, стр. 19]

18. 1. Виды землетрясений

3. Движение грунта большой продолжительности с резко
выраженным преобладанием определенных периодов колебаний.
Такие движения возникают вследствие прохождения колебаний,
вызванных землетрясениями предыдущих типов, через пласты
слабого грунта, имеющего линейные или почти линейные
характеристики, и последовательного отражения волн на
поверхностях контакта этих пластов.
[Ньюмарк, Основы сейсмостойкого строительства, стр. 19]

19. 1. Виды землетрясений

Рисунок. Составляющая
«север-юг»
землетрясения в Мехико
6 июля 1964 г.
[Ньюмарк, Основы
сейсмостойкого
строительства, стр. 20]

20. 1. Виды землетрясений

4. Движение, сопровождающееся значительными остаточными
деформациями. В районах застройки могут возникнуть оползни
или разжижение грунта. К характеристикам вида можно отнести
число существенно преобладающих периодов колебаний грунта
может вследствие сложности напластований быть столь большим,
что движения третьей группы окажутся близкими к белому шуму,
нелинейность характеристик почвы может быть относительно
невелика.
[Ньюмарк, Основы сейсмостойкого строительства, стр. 19]

21. 2. Шкалы сейсмических воздействий

Шкала сейсмической интенсивности – градация сейсмических
воздействий по макросейсмическим признакам [1].
Все макросейсмические признаки в сейсмических шкалах
подразделяются на две группы [2]:
1) Статические признаки (реакции зданий, людей, к которым
применимы статические методы);
2) Описательные признаки (реакции транспортных и сетевых линейных
сооружений; эффекты землетрясения в природной среде).
Оценка интенсивности землетрясения по сейсмическим шкалам
носит качественный характер.
Интенсивность землетрясения – мера сотрясения в баллах
макросейсмической шкалы, проявившаяся в пункте наблюдения [1].
Макросейсмическая шкала – шкала для определения эффекта
землетрясений на поверхности Земли в баллах и для оценки ожидаемых
эффектов при будущих землетрясениях.
1.
ГОСТ Р 57546-2017. Землетрясения. Шкала сейсмической интенсивности
2.
Ордынская А.П. Оценка макросейсмической балльности по совокупности проявлений
землетрясений в природной среде и техносфере: монография. Иркутск, 2010. 182 с.

22. 2. Шкалы сейсмических воздействий

Шкала Рихтера – сейсмическая шкала магнитуд,
основанная на оценке энергии сейсмических волн,
возникающих при землетрясениях.
Магнитуда
землетрясений
–
мера
величины
землетрясения, основанная в общем случае на оценках
логарифма максимальной амплитуды колебаний грунта,
соответствующего преобладающего периода, глубины очага и
расстояния от эпицентра до пункта наблюдения [1].
Шкала была предложена в 1935 году американским
сейсмологом Ч.Ф. Рихтером, а теоретически обоснована
совместно с американским сейсмологом Бено Гутенбергом в
1941-1945 годах.
Рис. Чарльз Фрэнсис Рихтер
1.
ГОСТ Р 57546-2017. Землетрясения. Шкала сейсмической интенсивности

23. 2. Шкалы сейсмических воздействий

В начале 40-х годов была предложена условная характеристика энергии
деформаций, выделяемой очагом при землетрясении, названная магнитудой, которая
определяется по формуле:
(2.1)