Embed Size (px)
Citation preview
Universitatea Tehnică de Construcții București
2015
Doctorand:Ing. Ion-Cristian Neagu
Conducător de doctorat:Prof. univ. dr. ing. Dan Lungu
Rezumat
1
CUPRINS
Prefață ..................................................................................................................................................................... 2
1. Introducere: Bucureștiul „capitala europeană a cutremurelor” ................................................................... 3
Cutremurele din 26 Octombrie 1802 și 10 Noiembrie 1940 ................................................................................ 4
Cutremurele din 23 ianuarie 1838 și din 4 martie 1977 ...................................................................................... 5
2. Efecte ale condițiilor locale de amplasament asupra mișcărilor seismice ..................................................... 7
Efectul contrastului de impedanța și al caracteristicilor terenului ...................................................................... 8
Efectul geometriei stratificației subsolului în amplasament ................................................................................ 8
Efectul topografiei amplasamentului ................................................................................................................... 9
Metode de analiză a efectelor condițiilor locale de amplasament ....................................................................... 9
3. Modelarea răspunsului seismic al terenului .................................................................................................. 10
Modelul liniar echivalent ................................................................................................................................... 10
Modele neliniare ................................................................................................................................................ 10
Identificarea caracteristicilor modelului de calcul ............................................................................................ 11 Profilul stratigrafic ........................................................................................................................................ 11 Profilul vitezelor undelor seismice ................................................................................................................ 11 Caracteristici de comportare neliniară a terenurilor ...................................................................................... 12 Rezultate pentru municipiul București obținute în cadrul Proiectului JICA – MTCT de reducere a riscului
seismic în România ....................................................................................................................................... 13
4. Clasificarea condițiilor de teren în codurile și standardele de proiectare avansate ................................... 15
Eurocode 8 (EN 1998-1:2004) ........................................................................................................................... 16
Standardul american ASCE/SEI 7-10 ................................................................................................................ 16
Codurile de proiectare japoneze ........................................................................................................................ 16
Codul de proiectare seismica P100-1/2013 ....................................................................................................... 17
Criterii avansate de normare a condițiilor locale de amplasament. Studiu pentru amplasamente din România
expuse cutremurelor Vrâncene .......................................................................................................................... 17
5. Variabilitatea răspunsului seismic al terenului în amplasament utilizând baze de date seismice din
Japonia .................................................................................................................................................................. 19
Amplasament de tip rocă și amplasament de tip teren moale ............................................................................ 19
Caracterizarea statistică a conținutului de frecvențe și a răspunsului spectral pentru înregistrări seismice din
condiții diferite de amplasament ........................................................................................................................ 20
Sinteza rezultatelor ............................................................................................................................................ 26
6. Studii de caz în București ................................................................................................................................ 28
Amplasamentul UTCB, Bd. Lacul Tei nr. 124 .................................................................................................... 28 Analiza mișcărilor seismice înregistrate........................................................................................................ 29 Rapoarte spectrale Suprafață / Foraj (SBSR) ................................................................................................ 29 Rapoarte H/V ................................................................................................................................................ 31 Analiza răspunsului seismic al terenului – metoda analitică (EERA) ........................................................... 32
Amplasamentul INCERC București, Sos. Pantelimon nr. 266 ........................................................................... 33 Analiza mișcărilor seismice înregistrate........................................................................................................ 34 Rapoarte spectrale Suprafață / Foraj (SBSR) ................................................................................................ 34 Rapoarte H/V ................................................................................................................................................ 35 Analiza răspunsului seismic al terenului – metoda analitică (EERA) ........................................................... 36 Caracteristicile mișcărilor seismice înregistrate ............................................................................................ 37
7. Concluzii și contribuții personale ................................................................................................................... 40
Bibliografie selectivă (lucrări referențiate în rezumat) .................................................................................... 44
2
Prefață
Înțelegerea efectelor condițiilor locale de amplasament asupra mișcărilor seismice
puternice este un subiect de actualitate și interes datorită continuei preocupări a specialiștilor
pentru îmbunătățire a evaluării acțiunii seismice în codurile de proiectare antiseismică.
Este importantă determinarea acelor caracteristici ale mișcării terenului care sunt
influențate de condițiile locale de amplasament în mod clar și în consecință introducerea acestor
efecte predictibile în codurile de proiectare seismică.
Teza integrează rezultate ale activității de cercetare desfășurate de autor în cadrul
Universității Tehnice de Construcții București (UTCB) și Centrului National pentru Reducerea
Riscului Seismic (CNRRS), instituție care a implementat Proiectul JICA (Japan International
Cooperation Agency) de Reducere a riscului seismic la clădiri și structuri în România, proiect
inițiat la UTCB începând cu anul 1998 de prof. dr. ing. Dan Lungu și expertul JICA Taiki Saito.
Lucrarea beneficiază în mare măsura de rezultatele și cunoștințele dobândite în urma
activității de cercetare desfășurate pe parcursul unor cursuri de specializare în cadrul Proiectului
JICA: ”Soil Testing and Investigation. Earthquake Response. Zonation” la Tokyo Soil Reseach
Institute și Building Research Institute din Tsukuba, Japonia (octombrie 2005 – martie
2006), ”Third Country Training Program on Earthquake Engineering” la Istanbul Technical
University, Turcia (iunie- iulie2004) s.a..
Teza intitulată ”Influența condițiilor locale de amplasament și a comportării neliniare
a terenului asupra acțiunii seismice de proiectare” își propune studiul parametrilor mișcării
seismice a terenului și influența condițiile locale de amplasament asupra acțiunii seismice
pentru proiectarea construcțiilor. Teza urmărește și identificarea efectelor comportării neliniare
a terenului asupra răspunsului seismic în amplasament (ce se poate observa mai clar în cazul
unor acțiuni seismice puternice). Efectele condițiilor locale de amplasament au fost studiate
pentru amplasamente din București folosind înregistrări de la cutremure Vrâncene
semnificative obținute în foraje specifice de adâncime și la suprafața terenului, precum și pentru
amplasamente din Japonia.
Lucrarea este compusă din 6 capitole principale și se încheie cu un capitol de concluzii.
Teza conține 73 Tabele, 124 Figuri și 124 referințe bibliografice.
Capitolul 1 prezintă cele mai puternice evenimente seismice Vrâncene din ultimele două
secole care au afectat teritoriul României (1802, 1838, 1940 și 1977): mărturii documentare,
informații referitoare la pierderile de vieți omenești și distrugeri materiale. Cutremurele sunt
grupate din punctul de vedere al directivității efectelor distructive create de mecanismele de
sursă din zona Vrancea: efecte distructive majore preponderent spre NE respectiv spre Moldova
(cutremurele din 1802 și 1940) și efecte distructive majore preponderent spre SW respectiv spre
București (cutremurele din 1838 și 1977).
În Capitolul 2 sunt prezentate efectele condițiilor locale de amplasament asupra mișcării
seismice pornind de la efectele observate la evenimente seismice importante din diferite țări.
Sunt evidențiați parametri precum contrastul de impedanță, geometria stratigrafiei subsolului
în amplasament și / sau topografia unui amplasament care influențează sensibil parametri
mișcării terenului în timpul unui cutremur puternic.
Capitolul 3 tratează modelarea răspunsului terenului supus acțiunii seismice, descrie
modelul de calcul liniar-echivalent și modele neliniare. Sunt prezentate și metode de
determinare a parametrilor ce intervin în modelare prin încercări in-situ și prin încercări în
laborator. Capitolul prezintă de asemenea o sinteză a parametrilor dinamici ai terenului din
amplasamente importante din municipiul București, obținute în laboratorul de încercări terenuri
al CNRRS, precum și prin încercări in-situ, în cadrul unor proiecte de cercetare naționale
3
desfășurate de CNRRS în parteneriat cu UTCB, Institutul pentru Fizica Pământului (INFP) și
Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare în Constructii, Urbanism și Dezvoltare Teritorială
Durabilă (URBAN-INCERC).
Capitolul 4 prezintă o sinteză a clasificării condițiilor de amplasament în codurile de
proiectare antiseismică actuale avansate: Eurocode 8, standardul american de proiectare
ASCE/SEI 7 – 10, codurile japoneze de proiectare seismică și P100-1/2013. Capitolul se încheie
cu un studiu privind valorile factorului condițiilor de teren, S definit în Eurocodul 8, studiu
realizat pentru 112 amplasamente din România unde există stații seismice și înregistrări de
mișcări seismice la cutremure Vrâncene de adâncime intermediară având magnitudinea
moment MW ≥ 5.2.
Capitolul 5 tratează variabilitatea răspunsului seismic al terenului pentru 2
amplasamente din Japonia având condiții de teren diferite: teren tare de tip rocă, respectiv teren
moale. S-a folosit o bază de date compusă din 40 mișcări seismice ce acoperă un domeniu foarte
larg de accelerații de vârf ale terenului (PGA=1.1÷1356.4 cm/s2), provenind de la cutremure cu
magnitudini moment cuprinse între 3.0 și 9.0. Pentru fiecare amplasament sunt analizate
perioadele de colț așa cum sunt ele definite în codul de proiectare seismică P100-1/2013,
respectiv standardul american ATC-3/1978 și conținutul de frecvențe prin intermediul
indicatorilor stochastici (indicatorul Cartwright & Longuet – Higgins, frecvențele fractil
Kennedy & Shinozuka și perioada medie a mișcării seismice). De asemenea sunt analizate
spectrele pentru accelerații absolute ale componentelor orizontale ale mișcărilor seismice
înregistrate și este prezentată și o analiză evolutivă cu magnitudinea a perioadelor de colț și a
perioadei medii a mișcărilor seismice înregistrate.
În Capitolul 6 sunt prezentate studii de caz pentru condițiile locale de teren din
București: (i) o analiză a răspunsului seismic al terenului în amplasamentul UTCB, Bulevardul
Lacul Tei 124 și (ii) INCERC București, Șoseaua Pantelimon 266, amplasamentul în care s-a
obținut singura înregistrare a devastatorului cutremur Vrâncean din 4 martie 1977.
În final, sunt prezentate concluziile, contribuțiile personale ale autorului precum și
direcții viitoare de cercetare. Fiecare capitol se încheie cu referințe bibliografice.
1. Introducere: Bucureștiul „capitala europeană a
cutremurelor”
Cotidianul britanic The Guardian, în ediția online din 25 martie 2014 , într-un articol
intitulat „Risky cities: red equals danger in Bucharest, Europe's earthquake capital”, numea
Bucureștiul capitala europeană a cutremurelor. De-a lungul istorie sale (peste 500 ani de atestare
documentară), Bucureștiul a fost „zdruncinat” de numeroase cutremure, dintre care unele
extrem de severe au produs pagube și victime nu doar în România, ci și în țările vecine
(Bulgaria, Republica Moldova, Ucraina, Ungaria, Serbia, etc.). Astfel, cele mai mari și mai bine
documentate patru cutremure din ultimii 200 ani, cutremurele din 1802, 1838, 1940, 1977, au
produs pierderi umane însemnate (peste 2000 victime), distrugeri materiale și culturale
irecuperabile. Monumente istorice și culturale, biserici și clădiri celebre ale Bucureștiului au
dispărut pentru totdeauna.
Efectul condițiilor locale de amplasament pentru cutremurele Vrâncene, așa numitul
„site effect”, poate fi privit din două puncte de vedere: din punctul de vedere al terenului, un
efect de amplasament clar, creat de natura și stratificația terenului dintr-un anumit amplasament,
și, din punct de vedere al directivității pe axa NE – SW a efectelor generate de sursa Vrancea
4
(locația epicentrului, magnitudinea și adâncimea epicentrului), din acest punct de vedere al
directivității putându-se vorbi de două perechi de cutremure puternice care au avut loc în ultimii
200 de ani și anume, pe de o parte de perechea de cutremure 26 octombrie 1802 – 10 noiembrie
1940 ale căror efecte s-au concentrat preponderent spre NE și, pe de altă parte, de perechea de
cutremure 23 ian. 1838 – 4 martie 1977 ale căror efecte majore au fost preponderent spre SW.
Cutremurele din 26 Octombrie 1802 și 10 Noiembrie 1940
26 Octombrie 1802 (MW = 7.9, I = 10, h = 150km – catalog ROMPLUS INFP)
Cutremurul este considerat cel mai puternic produs în România, resimțit violent în
Muntenia, Oltenia, Moldova dar și Transilvania și în țările vecine și a afectat puternic
Bucureștiul.
În "Repertoriul bibliografic al monumentelor feudale din București" (1961) N.Stoicescu
a realizat o radiografie a monumentelor din București, prezentând și dezastrele care le-au afectat
și avariile suferite de acestea, de exemplu în cazul cutremurului din 1802: „În legătură cu acest
cutremur, consulul Austriei, Mekelius, comunica internunțiului Sturmer următoarele: ‹‹Din
cauza puternicului cutremur de pământ care s-a produs ieri după masă, între orele 1 și 2, ziua
de ieri va rămâne neuitată locuitorilor, pentru că, din pricina puternicelor zguduituri - care,
din fericire, n-au durat mult și s-au produs ziua - diferite turnuri de biserică și unele clădiri
mai puțin rezistente s-au dărâmat în parte; partea superioară a turnului Colței, cel mai înalt
de aici, s-a prăbușit, și nici o casă sau clădire deosebită n-a rămas nevătămată, dar până acum
nu se cunosc decât câteva cazuri de moarte››... (Hurmuzaki, XIX/1, p. 149).”
În Pomelnicul Mănăstirii Văleni sunt făcute precizări referitoare la distrugerile
provocate de cutremurul din 1802, prezentate pentru prima dată de prof. dr. ing. Dan Lungu la
Institutul Național al Monumentelor Istorice, INMI, și Muzeul Național Cotroceni la Seminarul
cu tema ”Resaturarea monumentelor istorice, arhitectura, concepte artistice, tehnici și
materiale”, 17 nov. 2007: „La leat 1802 oc[tombrie] 14, la şapte ceasur[i] şi jumătatedin zi,
fost-au mare şi năpra[z]nic cutremur care au căzut multe sfi[nte] mănăs[tiri]. Căzut-au şi
sfăn[tă] Mănăs[tire] Cotroceni. Căzut-au şi sfănta Mănăstire Văleni dă Munte ce iaste
închinată la sfânta Mănăstire Cotrocen[i]. Şi pă acea vreme fost-au năstravnicu la sfânta
Mănăs[tire] Cotroceni sfiinţiia sa cuviosul arhimandrit Visarion lavriotul Tricalinul şi
îndemnănd-să de răvnă dumnezeiasacă au zidit mai întăi sfânta Mănăstire Cotrocen[i] adecă
biserica, clopo[t]niţa şi casele cele mari, toate aceste de iznoavă le-au făcut. Aşizderea şi la
Hanul Şărban Vod[ă] şi prăvăl[i]le căte au fostu arsu cănd s-au arsu tărgul. Asemenea au zidit
şi Sfănta Mănăstire Vălen[i] de Munte însă de tot de i[z]noavă. Însă cu osteneala şi cu toată
cheltuiala cuviosului năstavnic ce iaste numit. Visarion Ieromonah, Panaitu, Zoiţa şi cu
ni[a]mul lor”
10 Noiembrie 1940 (MW = 7.7, I = 9.5, h = 150km – Catalog ROMPLUS INFP)
Efectele cele mai severe s-au înregistrat în centrul și sudul Moldovei, dar și în nord-
estul Munteniei. Cutremurul s-a simțit pe o arie uriașă de aproximativ 2 milioane km2, de la
Marsilia în Franța, până la Moscova și St. Petersburg (Leningrad) în Rusia, iar în sud până la
Istanbul în Turcia. Avarii severe s-au semnalat la Chișinău (Moldova). Distrugeri au fost
semnalate de asemenea la Cernăuți și Odesa (Lungu et. al., 2007).
5
Multe clădiri au fost distruse și mii de persoane rănite în zona București – Galați și de
asemenea majoritatea clădirilor au fost distruse sau avariate pe Valea Prahovei și la Ploiești
parțial datorită focului care a izbucnit de la rafinării. În Galați, Iași, Focșani, Mărășești și Tecuci
au fost distrugeri însemnate, iar Panciu a fost distrus în mare proporție, Fig. 1.1.
Figura 1.1 Panciu, Gimnaziul Zăbrăuți, după cutremur (www.legendasiistorie.lispanciu.com)
În București cel mai notabil efect al cutremurului a fost prăbușirea blocului Carlton,
care având 13 nivele era cea mai înaltă clădire din București la acea vreme, unde și-au pierdut
viața cca 150 persoane (Fig. 1.2). O mare parte dintre blocurile înalte din beton armat înalte au
suferit avarii importante: Wilson, Pherekide, Belvedere, Lengyel s.a. Alte avarii s-au produs la
Ateneul Român, Palatul Justiției, CEC, Palatul Poștei. Multor clădiri de pe strada Lipscani li s-
au prăbușit tavanele iar pe Calea Victoriei din loc în loc s-au prăbușit bucăți din clădiri.
Figura 1.2 Blocul Carlton înainte și după de cutremur
Pe teritoriul țării s-au produs crăpături ale ternului cu dimensiuni variind de la câțiva
metri lungime cu câțiva centimetri lățime până la lungimi de peste 100 metri cu lățimi de peste
1 metru, în special pe văile Siretului, Prutului, Trotușului, Ialomiței, Argeșului și Dâmboviței.
De asemenea s-au produs fenomene de lichefiere, vulcani de noroi precum și alunecări de teren.
O cifră exactă a numărului de victime produse de cutremurul din 1940 nu există. Sursele
consultate oferă informații diferite privitoare la numărul de morți și răniți în București și la nivel
național. Astfel, unele surse raportează un număr total de 1000 victime, în timp ce un studiu
recent înaintează cifre mai exacte: 593 persoane decedate (din care 140 în București) și 1271
persoane rănite (din care 300 în București) precum și 78 persoane decedate în Rep. Moldova.
Cutremurele din 23 ianuarie 1838 și din 4 martie 1977
Ianuarie 23, 1838 (MW = 7.5, I = 9, h = 150km – catalog ROMPLUS INFP)
6
Cutremurul este descris în Catalogue des tremblements de terre ressentis sur le
territoire de la R.P.R. le resume Francais (Florinescu, 1958) după cum urmează.
Cutremurul s-a simțit pe o suprafață foarte mare: sud-vestul Rusiei, Moldova, Muntenia,
Ungaria, nord-estul Italiei (la Milano) și peninsula Balcanică (până la Istanbul).
Multe clădiri au suferit avarii (ziduri crăpate, planșee căzute, coșuri de fum căzute).
Multe biserici au suferit avarii sau au fost distruse (în județul Vâlcea 39 de biserici, 53 biserici
în județul Romanați, 4 biserici în județul Mehedinți și 17 în județul Olt). De asemenea,
distrugeri majore s-au înregistrat și în județele/localitățile Dâmboviţa, Prahova, Ilfov, Săcueni,
Ialomiţa, Buzău, Râmnicul Sărat și Putna. În aceste zone s-au produs și crăpături mari ale
terenului.
Cutremurul s-a resimțit în toată Transilvania și Banat provocând distrugeri. Un turn la
Prjmer a fost distrus complet; bolta bisericii greco-catolice de la Varghiaș s-a prăbușit; bolta
bisericii din Sighișoara a fost distrusă; la Rășinari coșurile de fum ale caselor au fost distruse
de cutremur.
Descrieri ale distrugerilor provocate de cutremur la Schitul Brazi, de lângă Panciu sunt
evocate pe un Minei pe luna Ianuarie (M-rea Neamț, 1830): „Știut sa fie că la anul 1838, luna
ghen(arie) 11, marți sara la 4 ceasuri din noapte s-au cutremurat pământul f(oarte) tare și aici
la schit, la Brazi, s-au stricat multe zidiri. Întâi, că turnul deasupra sfintei biserici s-au sfărâmt
de tot și au căzut și cărămizi din el în biserică și au sfărâmat și policandru nou, cu 18 făclii. Și
au rămas turnul numai în legături întinat și nu-i chip a mai sluji în sf(i)nta biserică până ce nu
s-a da gios cu totul. Și biserica numai de patru ani făcută din nou. S-au sfărâmat și clopotnița
aceea cu clopotele f(oarte) rău. Iar sobe, 28 de părechi sobe s-au dărâmat la pământ în schit.
Și turnul despre răsărit deasupra peșterii s-au crăpat și s-au sfărâmat tare cumplit și cruci
căzute pe biserică și sfintele vasa......".
În București toate clădirile au avut de suferit și s-au înregistrat 8 morți, 14 răniți și 35
de construcții complet distruse. Printre monumentele istorice și bisericile din București avariate
se numără: Hanul lui Manuc construit în 1808, Mănăstirea Antim, Biserica Cărămidarii de sus,
str. Grozăvești nr. 7, Mănăstirea Dichiu, str. Icoanei nr. 72 s.a. (Stoicescu, 1961).
4 Martie 1977 (MW = 7.4, I = 9, h = 94km – catalog ROMPLUS INFP)
Cutremurul din 1977 a fost cel mai violent dezastru natural care a afectat România în
secolul XX. Cutremurul a avut urmări dezastruoase atât din punctul de vedere al pierderilor de
vieți omenești cât și al pierderilor materiale. S-au înregistrat în total pe întreg teritoriul
României (Fattal, G., et. al., 1977) un număr de 1.578 de victime dintre care 1.424 în București;
numărul persoanelor rănite este de 11.221 dintre care 7.598 în București. Aproximativ 33.000
apartamente în clădiri înalte au fost distruse sau serios avariate lăsând mai mult de 200.000
persoane fără adăpost. Cutremurul a distrus 374 grădinițe, școli și creșe, iar 1.992 au fost serios
avariate. De asemenea, 6 universități și 11 spitale au fost distruse iar alte 60 universități și 2.288
spitatele au fost avariate. Cutremurul a provocat distrugeri pentru aproximativ 400 instituții
culturale (muzee, teatre, etc.) și 763 de fabrici de pe teritoriul României. În principal a afectat
centrele dens populate ale orașelor București (Fig. 1.3 și 1.4), Craiova, Pitești, Zimnicea,
Ploiești, Focșani, Bârlad (Leeds, D.J., 1977).
Cutremurul a avut epicentrul la aproximativ 170km nord-est de București și a fost simțit
pe o suprafață de aproximativ 1.3 milioane km2 în Europa, de la Roma până la Moscova și din
Turcia până în Finlanda, producând pagube pe o suprafață de circa 80.000 km2. În Bulgaria 20
7
de persoane și-au pierdut viața și alte 165 au fost rănite (USGS). „On the other side (n.r. of
Danube river) of Zimnicea in the Bulgarian territory in the town of Svisliov three reinforced
concrete buildings which were nine, six and five storeys tall were totally collapsed.” (Moinfar,
A.A., 1978). Avarii ale unor clădiri au fost raportate și în Yugoslavia și Rep. Moldova.
Figura 1.3 Blocul Scala, foto UTCB Figura 1.4 Blocul Lizeanu, foto UTCB
2. Efecte ale condițiilor locale de amplasament asupra
mișcărilor seismice Pentru prima dată în timpul cutremurului San Francisco din 22.03.1957 efectele
condițiilor de teren au fost observate și înregistrate instrumental, observându-se variabilitatea
pe distanțe mici a accelerației maxime a mișcării terenului și a spectrelor de răspuns.
Cutremure majore cum ar fi Niigata 1964 (MW = 7.5), Alaska 1964 (MW = 9.2), Vrancea
1977 (MW = 7.4), Mexic 1985 (MW = 8), Fig. 2.1, Loma Prieta 1989 (MW = 6.9), Fig. 2.2, Kobe
1995 (MW = 6.9) au evidențiat efectul condițiilor locale de amplasament prin fenomene de
lichefiere și amplificări importante ale accelerației de vârf a mișcării terenului.
(Stone et al, 1987) (Romo și Seed, 1986)
Figura 2.1 Mexico-City 1985, amplificarea mișcării în amplasamentul SCT – cu aluviuni față
de amplasamentul UNAM – pe rocă
8
Figura 2.2 Mișcarea terenului în amplasamente cu condiții de teren diferite (Insula Yerba
Buena și Insula Treasure): (a) accelerația terenului; (b) spectrul de răspuns (Seed et al, 1990)
Condițiile locale de amplasament pot influența semnificativ caracteristicile mișcării
terenului în timpul unui cutremur, cum ar fi: amplitudinea, conținutul de frecvențe și / sau durata
mișcării. Cauzele modificărilor acestor parametri ai mișcării seismice sunt de natură mecanică
(caracteristicile mecanice ale terenului) și de natură geometrică (topografia și structura
geologică a amplasamentului). În continuare sunt prezentate succint caracteristicile de
amplasament care pot influența răspunsul seismic al terenului în acel amplasament.
Efectul contrastului de impedanța și al caracteristicilor terenului
Contrastul de impedanță este caracterizat prin proprietățile mecanice ale terenului dintr-
un amplasament. Efectul de amplificare asociat apare atunci când un strat de teren moale este
situat peste un strat de teren tare, caracteristicile fizico-mecanice ale celor două straturi fiind
foarte diferite. Parametrii care definesc contrastul de impedanță sunt densitatea stratului și
viteza undelor de forfecare. Pentru un amplasament format dintr-un strat de teren moale,
omogen, de grosime h având densitatea ρs, viteza undelor de forfecare VS și amortizarea ξs,
așezat pe un teren de tip rocă rigidă cu proprietăți elastice având densitatea ρr, viteza undelor
de forfecare Vr contrastul de impedanță, I se evaluează ca raportul dintre produsul densității și
a vitezei undelor de forfecare ale stratului de teren rigid si produsul densității și a vitezei undelor
de forfecare ale stratului de teren moale, (Safak, 1988).
Efectul geometriei stratificației subsolului în amplasament
Efectul geometriei stratelor de teren din subsolul amplasamentului asupra mișcării
seismice a terenului poate fi semnificativ, evidențiindu-se două cazuri și anume depozite de
mari dimensiuni (bazinele aluvionare) și depozite de dimensiuni mici (uzual văile aluvionare).
În funcție de unghiul de incidență al undelor seismice, este posibil ca acestea să devină
prizoniere în bazinul/valea aluvionară și să apară fenomenul de rezonanță care conduce la o
mișcare foarte puternică a terenului la suprafață. Acest efect explică distrugerile suferite de
multe dintre clădirile și structurile de autostrăzi din bazinul Los Angeles din timpul
cutremurului Northridge 1994. Un alt exemplu este cazul ”centurii de distrugeri” observată la
cutremurul din Kobe 1995, unde majoritatea distrugerilor au fost concentrate într-o zonă
(centură) lată de aproximativ 2 km, întinsă pe o lungime de cca 30 km în lungul faliei, la
aproximativ 1 km distanță de aceasta. (Dobry, R., et. al., 2000, Kawase, H., 1996).
9
Un alt exemplu s-a observat în cazul orașului Mexico City în timpul cutremurului din
1985. În timp ce în general cutremurul nu a fost simțit în amplasamente din afara bazinului
aluvionar, în interiorul bazinului fenomenul de rezonanță a cauzat distrugeri masive, în special
la structurile cu perioadă proprie de vibrație lungă care au intrat în rezonanță cu perioada
predominantă lungă a terenului.
Efectul topografiei amplasamentului
În timpul unor cutremure distructive (Lambesc – Franța 1909, San Fernando 1971,
Friuli – Italia 1976, Irpinia – Italia 1980, Chile 1985, Eje-Cafetero – Columbia 1998, Atena –
Grecia 1999, Bingol – Turcia 2003) s-au observat distrugeri severe ale unor construcții
amplasate în vârful dealurilor / colinelor. Un exemplu semnificativ provine din înregistrarea
mișcării terenului pe o creastă, lângă Barajul Pacoima, PGA=1.25g, la cutremurul cutremurului
San Fernando (ML = 6.4), valoare considerabil mai mare decât s-ar fi așteptat la un cutremur de
o asemenea magnitudine pe un teren plat. O dovadă instrumentală similară este o înregistrare
din timpul cutremurului Northridge din 17.01.1994 (ML = 6.8) de la o stație seismică amplasată
pe coama plată a unui deal în Tarzana, valoarea accelerației de vârf fiind de 1.8g.
Metode de analiză a efectelor condițiilor locale de amplasament
Pentru analiza și estimarea efectelor condițiilor locale de amplasament au fost
dezvoltate metode bazate pe înregistrări sau metode analitice. Metodele bazate pe înregistrări
folosesc înregistrări ale mișcării terenului provenind de la cutremure sau din surse artificiale.
Una dintre cele mai populare metode de analiză a efectelor condițiilor locale de
amplasament a fost introdusă de Borcherdt în 1970. Aceasta presupune calculul raportului
dintre spectrul din amplasamentul studiat și spectrul dintr-un amplasament de referință aflat în
apropierea primului, spectre calculate pentru mișcări seismice produse de același cutremur,
cutremur produs la o distanță suficient de mare de ambele amplasamente. Amplasamentul de
referință trebuie să fie un amplasament de tip rocă de bază (strat rigid cu viteză mare a undelor
de forfecare). Raportul celor două spectre evidențiază efectul condițiilor locale de amplasament
asupra mișcării seismice. Seismologii definesc pentru roca de bază ”seismică” stratul de teren
care are valoarea de aproximativ 5 km/s pentru viteza de propagarea a undelor de compresiune
și 2.5÷3 km/s pentru viteza undelor de forfecare. Pe de altă parte, inginerii folosesc pentru roca
de bază ”inginerească” o valoare a vitezei undelor de forfecare de peste 600 m/s (Fujimoto &
Midorikawa, 2008).
O altă metodă pentru evaluarea efectelor condițiilor locale de amplasament pentru
situațiile în care în apropiere nu există înregistrări pe un amplasament de referință (rocă de bază)
consta în evaluarea raportului spectrelor Fourier componentelor orizontală (H) și verticală (V),
H/V, pentru o înregistrare a unei mișcări seismice a terenului în amplasamentul studiat. Această
metoda pornește de la ipoteză conform căreia componenta verticală a mișcării terenului nu este
afectată de condițiile locale de amplasament (Nakamura, 1989). Studiile arată ca metoda
funcționează pentru amplasamente cu geologie simplă, componenta verticală a mișcării nefiind
afectată de condițiile de amplasament. Comparații făcute cu metoda rapoartelor spectrale au
arătat diferențe între valorile amplificărilor obținute, de aceea se recomandă ca valorile
amplificărilor obținute din metoda H/V sa fie utilizate doar cu caracter orientativ.
10
O metodă mai costisitoare este raportul spectral al înregistrărilor mișcărilor seismice ale
terenului de la suprafața terenului și din adâncime (dintr-un foraj din același amplasament),
datorită costurilor de realizare a forajului tubat pentru instalarea senzorului în interiorul lui.
Metodele analitice sunt într-o continuă dezvoltare datorită creșterii puterii de calcul a
calculatoarelor și a informațiilor detaliate despre caracteristicile terenului (natura terenului,
parametrii de comportare dinamică, geometria stratificației subsolului). Dezavantajele
metodelor analitice constau în costul ridicat al metodelor geotehnice de identificare a
caracteristicilor terenului precum și în limitările modelelor utilizate.
Metodele analitice de evaluare a influenței condițiilor locale de amplasament utilizează
în principal două modele de comportare a terenului elastică sau neliniară, iar evaluarea
răspunsului se poate face unidimensional (1D), bidimensional (2D) sau tridimensional (3D).
Modelele 1D sunt cel mai des utilizate datorită simplității și vitezei de calcul. Complexitatea
problemelor de modelat impune în anumite cazuri utilizarea modelelor 2D sau 3D. Cu cât
complexitatea modelului cu atât sunt necesare resurse de calcul mai mari. Modelele de
comportare utilizează simplificări cu influență greu de evaluat și de asemenea utilizează
parametrii de comportare ai pământurilor precum și informații despre geometria stratelor de
teren dintr-un amplasament care de multe ori sunt insuficient cunoscuți sau prezintă un grad
mare de incertitudine. Comparații realizate între diferitele metode de evaluare a influenței
condițiilor locale de amplasament au arătat că modelele 1D sunt suficient de bune și că modele
2D (sau 3D) nu îmbunătățesc semnificativ rezultatele. Acestea din urmă au fost rar utilizate în
trecut și doar mai recent au cunoscut o dezvoltare datorită creșterii puterii de calcul a
computerelor. Trebuie menționat că metodele analitice au tendința de a supraestima mișcarea
terenului la suprafață, cu toate acestea oferind o indicație bună a mărimii amplificărilor care de
multe ori sunt apropiate de valorile oferite de metodele experimentale.
3. Modelarea răspunsului seismic al terenului Răspunsul seismic al terenului este o problemă tridimensională complexă. Pentru
modelarea răspunsului seismic al terenului se pot folosi modele simplificate echivalent liniare
sau modele neliniare care implică mulți parametri dificil de controlat.
Modelul liniar echivalent
Modelarea liniar echivalentă a răspunsului neliniar al terenului (Schnabel et al., 1972),
consideră masivul de pământ ca fiind un sistem omogen format dintr-un număr de N straturi
orizontale de teren (unde stratul N este roca de bază) infinite lateral, fiecare strat de teren fiind
caracterizat de un modul de forfecare (G), o amortizare (D) și o densitate (ρ). Metoda liniar
echivalentă are avantajul că utilizează o relație de proporționalitate între eforturi și deformații,
ceea ce permite rezolvarea ecuațiilor mișcării în domeniul frecvențelor.
Modele neliniare
Metodele neliniare de analiză necesită un model de legi constitutive sau de variație a
legii efort-deformație. Parametri care descriu asemenea modele nu sunt la fel de bine stabiliți
precum parametrii care definesc modelarea echivalent liniară.
11
Programul de calcul CyberQuake (autor Modaressi, dezvoltat de Foerster & Modaressi,
BRGM, Franța) utilizează un model neliniar elasto-plastic (Forester și Modaressi, 1999, etc.),
bazat pe modelul Hujeux. Modelul pornește de la principiul descompunerii deformației în două
componente, una elastică și una plastică (ireversibilă). Modelul elasto-plastic folosit de
programul CyberQuake utilizează 14 parametri pentru a modela comportarea neliniară a
fiecărui strat de teren. Acești parametri pot fi împărțiți în 3 categorii: parametru măsurabili
(viteza undelor de forfecare, viteza undelor de compresiune, unghiul de frecare internă, panta
liniei stării caracteristice, modulul de compresibilitate plastică), parametri care nu pot fi
măsurați (modulul de plasticitate, parametrul funcției de încărcare, parametru care reglează
consolidarea, limita domeniului elastic și a domeniului histeretic, limita domeniului de
mobilitate plastică, parametru care reprezintă amplitudinea dilatării) și parametri de stare
inițială (raport de compactare, densitatea).
Un alt model neliniar de comportare a terenului este utilizat de programul de calcul
unidimensional, DEEPSOIL, dezvoltat de prof. Youssef M.A. Hashash de la University of
Illinois at Urbana-Champaign. Modelul neliniar poartă numele DEEPSOIL (Hashash și Park,
2001, 2002 etc.). Acest model utilizează 13 parametri: parametri care definesc curba efort –
deformație a modelului MKZ modificat, parametri care definesc fiecare strat în parte precum și
semispațiul vîsco-elastic și amortizarea vâscoasă și frecvența pentru formularea amortizării
Rayleigh.
Identificarea caracteristicilor modelului de calcul
Profilul stratigrafic
Pentru evaluarea răspunsului seismic al terenului într-un amplasament, primordială este
cunoașterea profilului stratigrafic al terenului. Aceasta presupune identificarea stratelor de
teren, cunoașterea grosimii acestora, stabilirea naturii terenului din fiecare strat, cunoașterea
nivelului apei subterane, precum și identificarea în laborator a unor caracteristici fizice ale
terenului cum ar fi densitatea sau greutatea volumică, granulometria, plasticitatea pentru
terenurile coezive, umiditatea, etc. Pentru stabilirea profilului stratigrafic se realizează foraje
geotehnice cu prelevare de probe de teren folosite atât pentru identificarea și clasificarea naturii
terenului, cât și pentru identificarea în laborator a caracteristicilor mai sus menționate.
Profilul vitezelor undelor seismice
Unul dintre parametrii care caracterizează comportarea dinamică a terenului la solicitări
dinamice, respectiv acțiuni seismice este viteza undelor de forfecare, Vs. Acesta este dependentă
de natura terenului prin care se propagă și variază cu adâncimea. În general, determinarea
vitezelor undelor de compresiune și a undelor de forfecare s-a realizat în București prin încercări
„in-situ” de tip „down-hole”. Metoda presupune utilizarea unui senzor amplasat la diferite
adâncimi în interiorul unui foraj tubat, a unei surse de vibrații amplasată la suprafața terenului
și a unui echipament de achiziție a datelor înregistrate de senzorul din foraj.
În proiectul JICA de Reducere a riscului seismic la clădiri și structuri s-au efectuat
măsurători de viteze de unde P și S prin metoda „PS Logging”(„down-hole”). Echipamentul
utilizat a fost produs de Tokyo Soil Research Co. Ltd. și a fost donat CNRRS de JICA.
12
Caracteristici de comportare neliniară a terenurilor
Caracteristicile de comportare neliniară a terenurilor se determină prin diverse metode
clasificate în principal în două categorii: încercări „in-situ” și încercări în laborator. Metodele
sunt orientate (i) spre determinarea caracteristicilor dinamice ale terenului în domeniul micilor
deformații sau (ii) spre determinarea caracteristicilor dinamice ale terenului în domeniul
deformațiilor mari.
Încercările „in-situ” permit determinarea caracteristicilor dinamice ale terenului direct
în amplasament. Încercările „in-situ” nu necesită prelevarea de probe care pot altera structura
fizică, chimică și termică a terenului precum și starea de eforturi din amplasamentul din care au
fost prelevate. Încercările „in-situ” pot fi împărțite în două categorii și anume:
Încercări în domeniul deformațiilor mici: reflexie seismică, refracție seismică, analiza
spectrală a undelor de suprafață, încercari „cross-hole”, „down-hole”/„up-hole”, etc;
Încercări în domeniul deformațiilor mari: testul de penetrare dinamică (SPT), testul de
penetrare statică pe con (CPT), testul de presiometrie (PMT).
Încercările de laborator sunt realizate pe probe de teren care se presupune că sunt
reprezentative pentru un masiv de teren. Încercările de laborator pentru determinarea
caracteristicilor dinamice ale terenului oferă rezultate bune în măsura în care condițiile inițiale
precum și încărcarea sunt reproduse cu acuratețe.
Parametri care caracterizează comportarea terenului sub încărcarea seismică sunt
amortizarea (h sau D), modulul de forfecare (G sau µ) și modulul lui Young (E) (Seed & Idriss,
1970). Acești parametri sunt determinați în laborator prin încercări dinamice de tip coloană
rezonantă sau triaxial dinamic. Valorile modulului de forfecare și ale modulului de deformație
liniară scad odată cu creșterea deformației ciclice de forfecare (γ), iar amortizarea, fiind o
măsură a disipării energiei, crește odată cu creșterea deformației ciclice de forfecare (γ).
Rezultatele experimentale prezentate în teză au fost obținute în laboratorul Încercări
terenuri al CNRRS cu un aparat triaxial dinamic fabricat de Seiken Inc. Japan. Acesta (în valoare
de aproximativ 1 milion USD) a fost de JICA către CNRRS care a funcționat din octombrie
2002 pană în august 2010 ca instituție ce a implementat proiectul româno-japonez de Reducere
a riscului seismic la clădiri și structuri (Văcăreanu & Kato, 2007).
În testul triaxial ciclic o probă de teren de formă cilindrică este solicitată axial de o
încărcare ciclică aplicată într-un număr finit de cicluri de încărcare – descărcare, prin
intermediul unui actuator pneumatic controlat electronic. Răspunsul probei de teren este
observat la o anumită amplitudine a încărcării, după care testul se repetă cu o amplitudine a
încărcării mai mare. Algoritmul de calcul al parametrilor de comportare dinamică se face
conform Standards of Japanese Geotechnical Society for Laboratory Shear Test (English
Version), cu software-ul WinVP98 (Seiken Inc.) și presupune următorii pași:
Se calculează amplitudinea dublă a efortului deviator ciclic, σd (kN/m2);
Se calculează deformația axială ciclică, εa (%);
Se calculează modulul de deformație liniară (Modulul lui Young), Eeq (MN/m2);
Se calculează amortizarea histeretică, h (%);
Se calculează modulul de forfecare echivalent, Geq;
Se calculează deformația ciclică de forfecare, γ.
13
Procedura de realizare a încercării triaxiale ciclice pentru determinarea proprietăților de
comportare dinamică a terenului presupune aplicarea în mai multe trepte a unei încărcări ciclice
(12 cicluri încărcare – descărcare) cu amplitudine constantă pe durata fiecărei trepte și
măsurarea continuă a deformației probei de pământ încercate. Proprietățile dinamice ale probei
încercate în aparatul triaxial sunt estimate în fiecare treaptă de încărcare axială ciclică. Procesul
de încărcare și deformația axială sunt observate și înregistrate în fiecare ciclu de încărcare.
Rezultatele finale ale testului – modulul echivalent al lui Young, deformația axială modulul de
forfecare, deformația de forfecare echivalentă, amortizare (Eeq, ε, Geq, γ, h) – sunt reprezentate
sub forma unor tabele de valori ale parametrilor de comportare dinamică estimați pentru ciclul
5 și ciclul 10 al fiecărei trepte de încărcare ciclică ai probei de teren încercate, precum și grafic
prin relația Eeq – ε, h – ε și Geq – γ, h – γ.
Rezultate pentru municipiul București obținute în cadrul Proiectului JICA – MTCT de
reducere a riscului seismic în România
În București CNRRS a realizat măsurători de viteze de unde de compresiune și de unde
de forfecare în 19 amplasamente, în foraje tubate având adâncimi cuprinse între 31 și 140 m.
Studii realizate de către Wald et al. (2004) și de Wald și Allan (2007) permit evaluarea vitezei
medii ponderate a undelor seismice pe primii 30m de la suprafață, VS,30.. Pentru cele 19
amplasamente din București, în Tabelul 3.1 sunt prezentate valorile vitezelor ponderate ale
undelor de forfecare pe primii 30 metri de profil litologic determinate prin metoda PS Logging
(Călărașu, 2012, Arion et. al., 2009) împreună cu valorile evaluate folosind metodologia
propusă de Wald și Allan.
Tabelul 3.1 Valori ale parametrului VS,30 în 19 amplasamente din București
Nr.
Crt. Amplasament
VS,30 (m/s)
(PS Logging)
VS,30 (m/s)
(Wald și Allen)
Diferențe
1 UTCB Tei 310 271 12%
2 UTCB Instalații 288 226 21%
3 UTCB Utilaj 314 236 25%
4 Apărarea Civilă 292 221 24%
5 Spitalul Municipal 245 224 9%
6 Piața Victoriei 284 232 18%
7 INCERC (CNRRS) 270 247 8%
8 Primăria București 219 271 -23%
9 Parcul Studențesc Tei 295 248 16%
10 Parcul Bazilescu 288 209 27%
11 Parcul Tineretului 263 283 -8%
12 Parcul Motodrom 288 273 5%
13 Parc Titan 299 249 17%
14 INFP 316 256 19%
15 Federația Română de TIR 271 285 -5%
16 Muzeul de Geologie 298 214 28%
17 Universitatea Ecologică 286 262 8%
18 Institutul Astronomic 273 289 -6%
19 EREN 286 213 26%
Media 283 248 12%
14
Conform Eurocode 8, ambele metode de evaluare a parametrului VS,30 plasează
amplasamentele studiate din București și prezentate în Tabelul 3.1, în categoria C de teren
”depozite adânci de nisip cu densitate mare sau medie, pietriș sau argilă compactă cu grosimi
de la câteva zeci de metri la mai multe sute de metri” cu VS,30 = 180 ÷360 m/s.
În laboratorul CNRRS s-au efectuat teste triaxiale ciclice pe probe de pământ coeziv și
necoeziv (Neagu & Arion, 2012) prelevate în București de la adâncimi între 1.5 și 39 m în cazul
probelor de teren necoezive și între 2 și 67 m în cazul probelor de teren coezive. Curbele medii
de variație a modulului de forfecare și a amortizării cu deformația specifică obținute din
medierea curbelor corespunzătoare tuturor probelor analizate sunt prezentate și comparate cu
valori din literatura de specialitate (Vucetic și Dobri, 1991, EPRI, 1993), Fig. 3.1 ÷ 3.4.
Fig.3.1 Curba medie de variație a modulului de forfecare - terenuri coezive din București
Figura 3.2 Curba medie de variația a amortizării pentru terenuri coezive din București
15
Fig.3.3 Curba medie de variație a modulului de forfecare - terenuri necoezive din București
Figura 3.4 Curba medie de variația a amortizării pentru terenuri necoezive din București
4. Clasificarea condițiilor de teren în codurile și standardele
de proiectare avansate
Efectele condițiilor locale de teren au fost evidențiate de studii numeroase, unul dintre
cele mai cunoscute fiind cel realizat de Seed, Ugas și Lysmer (1974) care prezintă media
spectrelor normalizate de accelerație pentru mișcări seismice înregistrate în amplasamente
grupate în 4 categorii de teren: teren tip rocă, teren tare, depozite necoezive adânci și depozite
16
argiloase moi până la medii. Rezultatele studiului au arătat că pentru perioade mai mari de 0.5s,
amplificarea spectrală este mult mai mare pentru terenuri mai moi în timp ce terenurile tari
prezintă valori mari ale ordonatelor spectrale în domeniul perioadelor joase (sub 0.5s). La
perioade lungi amplificarea spectrală crește odată cu scăderea rigidității terenului.
Eurocode 8 (EN 1998-1:2004)
Clasificarea condițiilor de teren din Eurocode 8 este făcută în Capitolul 3.1 și cuprinde
7 clase de teren. Parametrul VS,30 este utilizat pentru definirea a 5 clase de teren (A – E) împreună
cu rezultatul testului de penetrare standard, NSPT, cu rezistența la forfecare în condiții nedrenate,
Cu și cu indicele de plasticitate, PI. Pentru fiecare din cele două tipuri de spectre de răspuns
elastic definite în funcție de nivelul acțiunii seismice Eurocode 8 prevede și valori ale factorului
condițiilor de teren S.
Standardul american ASCE/SEI 7-10
Prevederile ASCE/SEI 7-10 cu privire la clasificarea condițiilor de teren sunt cuprinse
în Cap. 11 și Cap. 20 în care terenul se clasifică în 6 clase (A, B, C, D, E și F) pe baza profilului
stratigrafic al primilor 30m (100ft) de teren, a vitezei undelor de forfecare, a rezultatul testului
de penetrare standard și a rezistenței la forfecare în condiții nedrenate. Influența condițiilor de
teren asupra mișcării seismice de proiectare este introdusă prin intermediul a doi parametri ai
spectrului de răspuns pentru accelerații evaluați pentru perioade scurte (SMS) și pentru 1 sec.
(SM1) cu valori diferite în funcție de clasa terenului.
Codurile de proiectare japoneze
Primul cod avansat pentru proiectarea seismică a clădirilor în Japonia a fost codul de
proiectare din 1981 (Building Standard Law of Japan, 1981, Ishiyama, 2012). În perioada 1995
– 1998 au fost elaborate noi norme de proiectare seismică a clădirilor care au intrat în vigoare
în iunie 2000. Acestea au introdus conceptul de „performance – based design” (proiectarea
bazată pe performanță).
Proiectarea seismică bazată pe forță tăietoare laterală (codul din 1981)
Condițiile de teren sunt introduse prin intermediul unui factor de proiectare spectrală
determinat funcție de perioada de vibrație a terenului din amplasamentul clădirii, codul
clasificând terenul în trei categorii: teren tare, teren mediu și teren moale.
Proiectarea seismică bazată pe performanță (codul din 2000)
Codul folosește ca ”input” mișcarea seismică în amplasament. Proiectarea la starea
limită de siguranță a vieții folosește mișcarea terenului dependentă de amplasament, generată
de un cutremur extrem de rar având un interval mediu de recurență de aproximativ 500 ani.
Pentru proiectarea la starea ultimă de limitarea a degradărilor se folosește o mișcarea a terenului
din amplasament de 5 ori mai mică decât cea din cazul precedent. Influența condițiilor de teren
este introdusă prin intermediul factorului de amplificare a mișcării asociat stratelor de teren de
la roca de bază la suprafață.
17
Codul de proiectare seismica P100-1/2013
Codul zonează teritoriul României și în funcție de condițiile locale de amplasament prin
intermediul valorii perioadei de control (colț) a spectrului de răspuns, TC. Valorile perioadei de
control caracterizează sintetic compoziția de frecvente a mișcărilor seismice. Recomandări
pentru caracterizarea seismică a condițiilor de teren sunt date în Anexa A.3.
Pentru construcțiile din Clasele I și II de importanta-expunere, codul P1001/2013, Cap.
3.1 paragraful (8), recomandă caracterizarea seismică a condițiilor terenului din amplasament
prin studii specifice. Studiile trebuie să conțină pofilele de viteză a undelor de forfecare VS și a
undelor de compresiune VP de la suprafața terenului până la roca de bază sau simplificat până
la adâncimea de 30 metri în cazul în care roca de baza se află la adâncime mare. De asemenea
este necesar ca aceste studii să stabilească profilul stratigrafic al terenului din amplasamentul
studiat (grosimea stratelor, densitatea și tipul terenului) și să conțină valoarea medie ponderată
a vitezei undelor de forfecare. Pe baza vitezei medii ponderate terenurile se clasifică în 4 clase,
după modelul Eurocode 8, având aceleași intervale de delimitare pentru parametrul viteză
medie ponderată a undelor de forfecare pe primii 30 metri de profil stratigrafic.
Criterii avansate de normare a condițiilor locale de amplasament.
Studiu pentru amplasamente din România expuse cutremurelor
Vrâncene
Studiu privind factorul condițiilor locale de teren, S, pentru amplasamente din
România expuse cutremurelor Vrâncene subcrustale
Studiul a urmărit evaluarea valorilor factorului condițiilor de teren, S, utilizând mișcări
seismice ce provin din sursa seismică subcrustală Vrancea. Studiul a fost realizat pentru 112
amplasamente unde sunt instalate stații seismice de pe teritoriul României, Bulgariei, Serbiei
și Republicii Moldova. Datele utilizate provin din înregistrările a nouă cutremure Vrâncene cu
magnitudinea moment MW > 5. Înregistrările au fost colectate în cadrul proiectului de cercetare
BIGSEES - Armonizarea abordărilor din seismologie şi ingineria seismică: considerarea
seismicităţii României pentru o implementare adecvată a acțiunii seismice din Codul European
EN1998-1 în proiectarea seismică a clădirilor, proiect coordonat de INFP, în parteneriat cu
UTCB, URBAN-INCERC și Aedificia Carpați (2012 – 2016). Aceste înregistrări provin de la 4
rețele seismice: INFP, URBAN-INCERC, CNRRS și GEOTEC. Pentru studiu au fost folosite
doar mișcările înregistrate cu valori ale accelerației de vârf a terenului (PGA) > 0.05 m/s2. Baza
de date cuprinde 233 mișcări seismice (465 componente orizontale disponibile). Pentru
uniformitatea analizei, condițiile de teren din amplasamentele stațiilor seismice au fost
caracterizate folosind valorile VS,30 determinate utilizând metodologia dezvoltată de Allen și
Wald în 2007. În Figura 4.1 este prezentată distribuția PGA cu distanța epicentrală și cu clasa
de teren a amplasamentului fiecărei stații seismice.
S-au calculat spectrele de răspuns elastic pentru componentele orizontale ale mișcării
terenului și acestea au fost sortate în funcție de clasa terenului, definită de Eurocode 8 (A, B sau
C) și respectiv în funcție de perioada de colț, TC. Perioada de colț corespunzătoare
accelerogramelor utilizate este definită în P100-1/2013 și este calculată folosind procedura
ferestrei mobile (Lungu et. al., 1997).
18
Figura 4.1 Distribuția PGA cu distanța epicentrală și clasa de teren pentru componentele
orizontale a mișcărilor seismice înregistrate
Pentru obținerea valorilor factorilor condițiilor de teren, S, a fost folosită abordarea lui
Rey et. al. (2002) și Pitilakis et. al. (2012, 2013), ce are la bază calcului intensităților spectrale:
Pentru fiecare componentă a mișcării seismice din baza de date s-a calculat spectrul de
accelerații de răspuns pentru intervalul de perioade T = 0.05… 2.5s.
S-au multiplicat valorile spectrale obținute cu distanța sursă – amplasament (R) pentru
fiecare componentă a mișcării și s-au obținut spectrele accelerațiilor de răspuns
multiplicate cu distanța sursă – amplasament.
S-au mediat toate spectrele de accelerații de răspuns multiplicate cu distanța sursă –
amplasament corespunzătoare componentelor mișcărilor orizontale înregistrate în teren
de clasa A, B sau C (clasificarea după Eurocode 8), respectiv în teren caracterizat de
perioade de colț TC ≤ 0.7s, 0.7 < TC ≤ 1.0s sau TC ≤ 0.7s. S-au obținut astfel spectrele
medii de răspuns a accelerațiilor multiplicate cu distanța sursă – amplasament, R·Sa(T),
pentru fiecare clasă / categorie de teren.
S-au determinat intensitățile spectrale Isoil, Irock:
dTTSRI arock 5.2
05.0 (4.1)
dTTSRI asoil 5.2
05.0 (4.2)
unde:
R este distanța sursă – amplasament
Sa(T) ordonata spectrală pentru perioada de vibrație T
19
Irock folosește toate componentele orizontale ale mișcărilor înregistrate în teren de clasa
A (sau TC ≤ 0.7s) și Isoil folosește toate componentele orizontale ale mișcărilor înregistrate în
teren de clase B și C (sau TC > 0.7s).
Factorii condițiilor de teren sunt obținuți prin raportarea valorilor intensităților spectrale
obținute pentru terenuri mai moi la valorile intensităților spectrale obținute pentru rocă (sau
terenuri mai tari), relația (4.3):
1soil
rock
IS
I SR (4.3)
unde SR este un raport spectral obținut prin împărțirea ariei de sub spectrul normalizat de
răspuns elastic pentru accelerații absolute la aria de sub spectrul elastic normalizat de cod.
Valorile factorului S sunt calculate atât pentru mișcările seismice ale terenului clasificate
pe clase de teren conform EC 8 cât și pentru mișcările seismice ale terenului împărțite pe
categorii de teren în funcție de perioada de colț TC conform P100-1/2013. De asemenea, calculul
s-a realizat folosind (i) întreaga baza de date de mișcări seismice ale terenului înregistrate și
(ii) doar mișcările seismice ale terenului înregistrate la cutremure cu MW > 6.3. În Tabelul 4.1
sunt prezentați factorii condițiilor de teren S obținuți cu relația (4.3) folosind sortarea
componentelor mișcărilor seismice înregistrate în funcție de TC (Văcăreanu et. al., 2014).
Tabelul 4.1 Valorile factorului S pentru categoriile de teren definite în P100-1/2013
Categorie teren Toate cutremurele Cutremurele cu
MW > 6.3
0.7s < TC ≤ 1.0s 2.05 1.03
TC > 1.0s 1.95 0.94
Se poate observa că rezultatele sunt influențate de structura bazei de date folosite. Dacă
sunt considerate pentru calcul doar cutremurele puternice (MW > 6.3) se observă că practic nu
există amplificare datorată condițiilor de teren așa cum sunt ele definite în P100-1/2013. Deci,
se poate spune că, spectrul de proiectare definit în codul românesc P100-1/2013, cu valori egale
ale factorului de amplificare dinamică pentru toate condițiile de teren nu necesită multiplicarea
cu un factor S al condițiilor de teren (S=1). Cu toate acestea, în cazul în care calculul utilizează
întreaga bază de date (inclusiv cutremurele de mică magnitudine) valorile factorilor condițiilor
de teren S cresc până la valoarea 2. Trebuie menționat însă faptul că, toate mișcările seismice
ale terenului provenind de la cutremure cu magnitudinea moment mai mică decât 6.3 au
perioade de colț TC < 0.7 s.
5. Variabilitatea răspunsului seismic al terenului în
amplasament utilizând baze de date seismice din Japonia
Amplasament de tip rocă și amplasament de tip teren moale
Pentru studiul variabilității răspunsului seismic s-au folosit date înregistrate la două
stații seismice din rețeaua seismică japoneză K-NET (MYG011 amplasată pe teren de tip rocă
20
și respectiv MYG006 amplasată pe teren moale). Stațiile sunt amplasate in prefectura
Miyagiken la o distanță de 56 km una față de cealaltă. Terenul din amplasamentul MYG011
este încadrat în categoria de teren de tip A (rocă) iar terenul din amplasamentul MYG006 este
încadrat în categoria D (Smerzini, C. & Paolucci, R., 2013), conform Eurocode 8.
Caracterizarea statistică a conținutului de frecvențe și a răspunsului
spectral pentru înregistrări seismice din condiții diferite de
amplasament
Pentru evaluarea variabilității statistice a răspunsului seismic s-au folosit înregistrări de
la stația seismică MYG011 și respectiv MYG006 provenind de la 40 de cutremure din perioada
1996 ÷ 2012, cu magnitudini moment MW = 3.0 ÷ 9.0.
Evenimentele seismice considerate au produs mișcări ale terenului înregistrate la stația
MYG011 cu accelerații de vârf orizontale (PGAH) cu valori cuprinse între 10.4 cm/s2 și 1356.4
cm/s2 și accelerații de vârf verticale (PGAV) cu valori cuprinse între 3.7 cm/s2 și 824.9 cm/s2.
Similar, cutremurele considerate în baza de date analizată au produs mișcări ale terenului
înregistrate la stația MYG006 cu PGAH cu valori cuprinse între 1.1 cm/s2 și 571.0 cm/s2 și PGAV
cu valori cuprinse între 0.6 cm/s2 și 233.3 cm/s2.
În Figura 5.1 sunt prezentate grafice ale distribuției PGAH cu magnitudinea pentru cele
două amplasamente analizate. Tabelul 5.1 prezintă indicatorii statistici ai PGA pentru toate
înregistrările de la stația seismică MYG011 și respectiv MYG006.
Figura 5.1 Distribuția accelerației de vârf a terenului cu magnitudinea
Tabelul 5.1 Caracteristicile statistice ale accelerației maxime a terenului
Caracteristică statistică MYG011 MYG006
Direcție Direcție
Orizontală Verticală Orizontală Verticală
min(PGA) (cm/s2) 10.4 3.7 1.1 0.6
max(PGA) (cm/s2) 1356.4 824.9 571.0 233.3
Medie, mPGA (cm/s2) 195.2 69.0 65.5 29.4
Coeficient de variație (%) 146.9 198.9 178.0 180.4
Raportul dintre accelerația de vârf verticală și orizontală PGAV/PGAH pentru
înregistrările de la MYG011 este caracterizat de media 0.33 și coeficientul de variație de 32%
(Fig.5.2). Din totalul de 80 de valori doar două valori depășesc valoarea 0.7 recomandată de
P100-1/2013 și nici o valoare nu depășește valoarea 0.9 recomandată de Eurocode 8.
Rocă Teren moale
21
Figura 5.2 Raportul PGAV/PGAH pentru baza de date utilizată comparat cu valorile
recomandate de P100-1/2013 și Eurocode 8 (stația MYG011 – rocă)
Raportul dintre accelerația de vârf verticală și orizontală PGAV/PGAH pentru
înregistrările de la MYG006 este caracterizat de media 0.53 și coeficientul de variație de 39%
(Fig. 5.3). Din totalul de 80 de valori, 8 valori depășesc valoarea 0.7 recomandată de P100-
1/2013 și 3 valori depășesc valoarea 0.9 recomandată de Eurocode 8.
Figura 5.3 Raportul PGAV/PGAH pentru baza de date utilizată comparat cu valorile
recomandate de P100-1/2013 și Eurocode 8 (stația MYG006 – teren moale)
Folosind spectrele de răspuns elastic pentru accelerații absolute, SA(T), viteze relative,
SV(T) și deplasări relative, SD(T) pentru toate cele (40 + 40) înregistrări seismice considerate
s-au calculat valorile perioadelor de control (colț) TC și TD definite în P100-1/2013. Pentru
comparație s-a calculat și perioada de colț TS folosind prescripțiile din ATC-3/1978. Indicatorii
statistici ai perioadelor de colț TC ale spectrelor de răspuns ale componentelor orizontale ale
mișcărilor terenului înregistrate la stațiile MYG011 și MYG006 sunt prezentați în Tabelul 5.2.
22
Tabelul 5.2 Caracteristicile statistice ale perioadelor de colț
Caracteristică statistică
MYG011 MYG006
TC TD TS TC TD TS
min (s) 0.09 0.09 0.10 0.20 0.27 0.11
max (s) 0.41 2.99 0.41 1.52 3.65 1.32
Medie, m (s) 0.19 0.45 0.16 0.48 1.15 0.41
Coeficient de variație (%) 25.90 124.51 41.68 60.30 80.03 74.98
Din Tabelul 5.2 se observă că TC are un coeficient de variație sensibil mai mic decât TS,
ceea ce recomandă procedura de calcul cu fereastra mobilă (Lungu & Cornea, 1997) a valorilor
TC ca o procedură robustă ce conduce la rezultate mai stabile.
Se observă de asemenea că valorile TC și TS sunt sensibil mai mari în cazul
amplasamentului stației seismice MYG006 (teren moale) față de amplasamentul stației
seismice MYG011 (rocă).
În cazul distribuției TC versus PGAH pentru stația MYG011 nu există practic o corelație
între cei doi parametri, aceștia putând fi considerați independenți. În cazul distribuției TC versus
PGAH pentru stația seismică MYG006 există o corelație moderată între cei doi parametri.
Figurile 5.4 și 5.5 prezintă distribuția valorilor perioadei de colț a spectrelor de răspuns,
TC cu magnitudinea cutremurelor din cele 2 baze de date. În cazul distribuției TC versus MW
pentru stația seismică MYG011 amplasată pe teren de tip rocă se observă o ușoară tendință de
creștere a TC odată cu creșterea MW, dar aceasta nu are o relevanță statistică importantă. În cazul
distribuției TC versus MW pentru stația seismică MYG006 amplasată pe teren moale se observă
o tendință de creștere a perioadei de colț odată cu creșterea magnitudinii moment și o corelație
bună între cele două mărimi.
Fig.5.4 Distribuția TC cu magnitudinea la stația seismică MYG011 (teren tip rocă)
TC = 0.02 Mw + 0.082
R2 = 0.31
23
Fig.5.5 Distribuția TC cu magnitudinea la stația seismică MYG006 (teren moale)
Pentru caracterizarea conținutului de frecvențe al mișcărilor seismice se pot utiliza și
indicatori stochastici (indicatorul Cartwright & Longuet – Higgins, ε, Frecvențele fractil
Kennedy & Shinozuka, f10, f50 și f90). În România, indicatorii stochastici pentru conținutul de
frecvențe al mișcărilor seismice au fost folosiți pentru prima dată de Lungu și Cornea în 1986.
În cazul mișcărilor cu bandă îngustă de frecvențe valorile indicatorului ε tind către
valoarea 1, iar în cazul mișcărilor cu bandă lată de frecvențe ε este în jurul valorii de 2/3 și peste
până la circa 0.85. O valoare mare a lui f90 sau a diferenței f90 – f10 indică o mișcare cu bandă
lată de frecvențe. În cazul mișcărilor cu bandă îngustă de frecvențe f90 coboară către frecvențe
joase și diferența f90 – f10 devine foarte mică.
În Figurile 5.6 și respectiv 5.7 sunt prezentate exemple de densități spectrale de putere
pentru două mișcări seismice semnificative cu bandă lată de frecvențe înregistrate la stația
seismică MYG011 și respectiv pentru două mișcări seismice semnificative având bandă medie
și relativ îngustă de frecvențe înregistrate la stația seismică MYG006.
Conținutul de frecvențe al mișcării terenului într-un amplasament se poate caracteriza
deterministic și prin intermediul perioadei medii a mișcării seismice, Tm, parametru propus de
Rathje et. al, 1998. Aceasta se evaluează din spectrul Fourier de amplitudini. În general Tm
crește odată cu magnitudinea și cu distanța sursă - amplasament întrucât cutremurele de mare
magnitudine generează mai multă energie în domeniul perioadelor lungi și mișcările cu
perioade scurte se atenuează mai rapid cu creșterea distanței față de cele cu perioade lungi.
În Tabelele 5.3 și 5.4 sunt prezentați parametri statistici pentru indicatorii stochastici ai
conținutului de frecvențe și ai perioadei medii a mișcării seismice Tm pentru mișcările seismice
înregistrate la cele două stații seismice MYG011 și MYG006.
TC = 0.19 Mw - 0.49
R2 = 0.74
24
Fig.5.6 Densități spectrale de putere (MYG011 – rocă) – mișcări cu bandă lată de frecvențe
Fig.5.7 Densități spectrale de putere (MYG006 - teren moale) - mișcări cu bandă îngustă de frecvențe
Tabelul 5.3 Parametri statistici ai indicatorilor stochastici ai conținutului de frecvențe și ai
perioadei Tm pentru înregistrările de la stația MYG011 – amplasament tip rocă
Caracteristică statistică ε f10
(Hz)
f90
(Hz)
f90 – f10
(Hz)
Tm
(s)
Medie, m 0.59 5.7 14.6 8.8 0.13
Coeficient de variație (%) 16.9 30.0 21.9 31.5 25.9
Tabelul 5.4 Parametri statistici ai indicatorilor stochastici ai conținutului de frecvențe și ai
perioadei Tm pentru înregistrările de la stația MYG006 – amplasament tip teren moale
Caracteristică statistică ε f10
(Hz)
f90
(Hz)
f90 – f10
(Hz)
Tm
(s)
Medie, m 0.78 2.03 8.19 6.16 0.42
Coeficient de variație (%) 14.68 65.95 39.53 38.32 59.56
25
Se observă că valorile ε sunt mai mari în cazul amplasamentului cu teren moale
(MYG006) și că asimetria negativă a valorilor este mai mare decât în cazul amplasamentului
de tip rocă (MYG011) – mișcări cu bandă mai îngustă de frecvențe.
Media valorilor ε pentru amplasamentul cu teren de tip rocă este 0.59, valoare apropiată
de valoarea teoretică corespunzătoare mișcărilor cu bandă lată tip zgomot alb ε = 0.64.
Și în cazul valorilor Tm se constată că valoarea medie este sensibil mai mare în cazul
amplasamentului caracterizat de teren moale (MYG006) față de amplasamentul caracterizat de
teren de tip rocă (MYG011).
Din analiza spectrelor normalizate, β(T), pentru accelerații absolute ale componentelor
orizontale ale mișcărilor înregistrate la MYG011și respectiv MYG006 s-a observat că în cazul
distribuției valorilor maxime β(T)max cu PGAH și cu MW practic nu există corelație, mărimile
reprezentate putând fi considerate statistic independente. Se observă de asemenea o ușoară
tendință de descreștere a valorilor β(T)max cu creșterea accelerației maxime și a magnitudinii.
În Tabelul 5.5 sunt prezentați indicatorii statistici ai valorilor maxime β(T) pentru toate
cele (40 + 40) înregistrări considerate la stațiile MYG011 și respectiv MYG006.
Tabelul 5.5 Caracteristicile statistice ale β(T)
Caracteristică statistică MYG011 MYG006
min 2.37 2.38
max 5.45 8.70
Medie, m 4.02 4.16
Coeficient de variație (%) 16.41 28.86
Observații privind înregistrările din stația seismică MYG011 – amplasament tip rocă
S-a observat că valorile mai mari ale lui β(T)max s-au obținut nu doar în cazul
înregistrărilor care corespund cutremurelor de mică magnitudine ci pentru toată baza de date.
De asemenea, în intervalul de magnitudini 3 ÷ 4 toate valorile β(T)max sunt mai mari ca 3.5, ceea
ce recomandă evitarea unor concluzii pe baza înregistrărilor la cutremure de mică magnitudine.
Comparația cu valorile βmax de cod poate fi făcută direct cu prevederile Eurocode 8
pentru amplasamentul de tip rocă (teren de clasa A), dar doar orientativ cu prevederile P100-
1/2013, deoarece categoria de teren caracterizată de TC = 0.7s în România corespunde mai
degrabă unui teren tare și nu unui teren tip rocă.
Spectrul mediu, β(T) obținut prin medierea celor 80 de spectre analizate conduce la o
formă spectrală care are o alură similară cu formele standard din coduri, cu un platou de valori
cvasiconstante în jurul valorii β = 2.5, dar mai îngust și deplasat către valori mai mici. Această
mediere, aparent satisfăcătoare prin comparația cu formele spectrale din coduri, ascunde însă
realitatea (obiectivă) a 79 de valori individuale, β(T)max care sunt mai mari decât β(T)max = 2.5
din coduri (Figura 5.8).
Observații privind înregistrările din stația seismică MYG006 – teren moale
S-a observat că valorile mari ale lui β(T)max s-au obținut nu doar în cazul înregistrărilor
care corespund cutremurelor de mică magnitudine ci pentru toată baza de date. De asemenea,
26
în intervalul de magnitudini 3 ÷ 5 majoritatea valorilor β(T)max sunt mai mari ca 3.0, ceea ce
recomandă evitarea unor concluzii doar pe baza înregistrărilor de la cutremure de mică
magnitudine.
În cazul amplasamentului stației seismice MYG006, comparația cu valorile βmax de cod
poate fi făcută atât cu prevederile Eurocode 8 pentru amplasamentul de tip teren moale (teren
de clasa D), cât și cu prevederile P100-1/2013 (categoria de teren caracterizată de TC = 1.6s).
Valorile β(T)max apar în intervalul de perioade 0.09s ÷ 0.78s. Acest interval are limita
inferioară mai mică decât valoarea TB=0.2s recomandată de Eurocode 8, iar limita superioară
este practic egală cu valoarea TC=0.8s din EC 8 pentru teren de clasa D. De asemenea, se
observă că 79% dintre valorile maxime β(T) corespund unor perioade sub valoarea perioadei
de colț TB=0.32s recomandată de codul P100-1/2013.
Sinteza rezultatelor
În Tabelul 5.6 sunt prezentate sintetic rezultatele analizei statistice a diferiților parametri
ai mișcărilor seismice considerați în studiu în cele două amplasamente: PGAH, PGAV, TC, TD,
TS, Tm, ε, f10, f90, βmax.
Tabelul 5.6 Caracteristicile statistice ale parametrilor analizați (rocă vs. teren moale)
Medie, m
Coeficient de variație
(%)
Rocă
(MYG011)
Teren
moale
(MYG006)
Rocă
(MYG011)
Teren
moale
(MYG006)
PGAH 195.2 65.5 146.9 178.0
PGAV 69.0 29.4 198.9 180.4
TC 0.19 0.48 25.9 60.3
TD 0.45 1.15 124.5 80.03
TS 0.16 0.41 41.68 74.98
Tm 0.13 0.42 25.9 59.56
βmax 4.02 4.16 16.41 28.86
ε 0.59 0.78 16.9 14.68
f10 5.7 2.03 30.0 65.95
f90 14.6 8.19 21.9 39.53
În Figura 5.8 sunt prezentate valorile amplificării maxime, β(T)max pentru cele 160
componente orizontale ale mișcării terenului înregistrate la cele două stații seismice (MYG011
și MYG006). De asemenea sunt reprezentate spectrele normalizate medii în fiecare caz (ale
celor 80 de componente orizontale) pentru fiecare din cele două tipuri de amplasamente
analizate (rocă vs. teren moale).
Figurile 5.9 și 5.10 prezintă distribuția perioadei TC și respectiv Tm ale mișcărilor
seismice ale terenului înregistrate la cele două stații seismice utilizate în analiză cu
magnitudinea moment a cutremurelor. Atât în cazul perioadei de colț TC cât și în cazul perioadei
medii a mișcării seismice Tm se observă o creștere a acestora cu magnitudinea cutremurului
precum și o mai bună corelație (R2=0.74 respectiv R2=0.77) în cazul amplasamentului
caracterizat de teren moale (MYG006).
27
Figura 5.8 Valorile maxime și spectrul mediu β(T) la stația seismică MYG006 vs. MYG011,
Japonia (rocă vs. teren moale)
Figura 5.9 Distribuția perioadei de colț cu magnitudinea la stația seismică MYG006 vs.
MYG011, Japonia (rocă vs. teren moale)
Tc = 0.02MW + 0.08
R2 = 0.31
Tc = 0.19MW - 0.49
R2 = 0.74
Spectru mediu β(T) – rocă
Spectru mediu β(T) – teren moale
β(T)max = 4.2 – teren moale
β(T)max = 4.0 – rocă
28
Figura 5.10 Distribuția perioadei medii a mișcării seismice cu magnitudinea la stația seismică
MYG006 vs. MYG011, Japonia (rocă vs. teren moale)
6. Studii de caz în București
Amplasamentul UTCB, Bd. Lacul Tei nr. 124
În 2003 în cadrul proiectului JICA a fost instalată o stație seismică în amplasamentul
UTCB, Bd. Lacul Tei 124. Stația Kinemetrics K2 a fost instalată de către specialiștii OYO
Seismic Instrumentation Corp. împreună cu membrii CNRRS și preia date de la un senzor de la
suprafață și de la doi senzori din foraje (-28m și respectiv -78m).
Stratigrafia terenului din amplasamentul stației seismice UTC1 este cunoscută pe baza
fiselor de foraj. În cele două foraje în care sunt instalați senzori au fost executate teste “down-
hole” în 2003 împreună cu specialiști de la Tokyo Soil Research Co., Ltd. pentru determinarea
profilelor vitezelor undelor seismice (Aldea et al., 2006b, Călărașu, 2012). În Tabelul 6.1 sunt
prezentate valorile mediilor ponderate ale vitezele undelor de forfecare (VS) pentru primii 30m
de geologie superficială și pentru întreaga adâncime a forajului. De asemenea în Tabelul 6.1
sunt prezentate valorile corespunzătoare ale frecvenței și ale perioadei predominante.
Tabelul 6.1 Viteza medie ponderată a undelor de forfecare și frecvența predominantă a terenului în amplasamentul stației UTC1
Adâncime
(m)
Pentru
medierea VS
Viteza Vs a undelor
de forfecare
(m/s)
Frecvența
predominantă
(Hz)
Perioada
predominantă
(s)
30 309 2.58 0.39
78 349 1.12 0.89
În funcție de viteza medie ponderată pe 30 m (309 m/s) dar și în cazul medierii pe
întreaga adâncime a forajului (349 m/s), terenul în amplasament este încadrat conform
Tm = 0.01MW + 0.07
R2 = 0.19
Tm = 0.16MW - 0.44
R2 = 0.77
29
Eurocode 8 în clasa C (VS =180 – 360 m/s): „Depozite adânci de nisip cu densitate ridicată și
medie, pietriș sau argilă tare cu grosimea de la câteva zeci de metri la sute de metri”. Această
clasă de teren are asociată o perioadă de colț TC≈0.6s ceea ce nu corespunde cu situația reală
din București, unde în timpul cutremurului din 30 August 1986, valorile TC au fost mai mari
decât 0.6s pentru toate spectrele de răspuns ale mișcărilor seismice înregistrate.
Analiza mișcărilor seismice înregistrate
Între 2003 și 2010 stația seismică UTC1 din rețeaua seismică CNRRS a înregistrat
mișcarea terenului de la 15 cutremure cu MW = 4.1 ÷ 6.0. S-a calculat amplificarea pe verticală
a accelerației maxime a terenului (PGA), Tabelul 6.2.
Tabelul 6.2 Caracteristicile amplificării PGA cu adâncimea
Raportul PGA0m/PGA-28m PGA0m/PGA-78m PGA-28m/PGA-78m
Componenta H V H V H V
Media 2.8 3.2 2.9 3.4 1.1 1.2
Coeficientul de variație 0.4 0.4 0.6 0.2 0.3 0.3
În toate cazurile s-a observat o amplificare a accelerației maxime de terenului de la
valoarea înregistrată de senzorii amplasați în foraj, la valoarea înregistrată de senzorul amplasat
la suprafață. Se observă că între adâncimile -78m și -28m valorile PGA cresc puțin (10 – 20%)
în timp ce de la -28m la suprafața terenului amplificarea valorilor PGA este semnificativă
(creștere de aproape 3 ori pe componenta orizontală și de peste 3 ori pe componenta verticală).
Se confirmă astfel efectul important al geologiei superficiale asupra mișcării seismice
înregistrate la suprafața terenului, efect important în special în domeniul frecventelor înalte.
În Figurile 6.1 este ilustrată componenta NS ale accelerogramei înregistrate de stația
seismică UTC1 pentru cutremurul din 27.10.2004, la cotele respectiv ±0.00, -28m și -78m.
Fig. 6.1. Stația UTC1 – accelerograma cutremurului din 27.10.2004 (MW = 6.0), comp. NS
Rapoarte spectrale Suprafață / Foraj (SBSR)
În Fig. 6.2 este prezentată funcția de transfer între suprafața terenului și -78m. Sunt
comparate curba medie (pentru înregistrările tuturor cutremurelor mici) și curba
corespunzătoare înregistrării cutremurului puternic din 2004 (MW = 6.0).
30
Figura 6.2 Rapoarte spectrale SBSR – stația seismică UTC1 (0m/-78m) (Aldea et. al., 2012)
Se observă o bună corelare a poziției vârfurilor pentru cele două rapoarte spectrale,
diferența foarte mică ce poate fi observată în cazul rapoartelor corespunzătoare geologiei
superficiale (teren mai moale) sugerează un efect neglijabil al comportării neliniare a terenului
în amplasamentul UTC1 în cazul cutremurului din 27 octombrie 2004.
În Tab. 6.3 sunt prezentate frecvențele asociate vârfurilor rapoartelor spectrale medii.
Tab. 6.3 Frecvențe asociate vârfurilor rapoartelor spectrale SBSR medii (Aldea et. al., 2012)
SBSR f1
(Hz)
f2
(Hz)
f3
(Hz)
f4
(Hz)
f5
(Hz)
0m/ -28m 2.75 7.55
0m/ -78m 1.18 5.32 7.59 9.81
În Fig. 6.3 sunt prezentate rapoartele spectrale medii ale componentelor orizontale
pentru toate cele 15 cutremure înregistrate la UTC1 în două variante: (i) Raportul spectral mediu
al mișcărilor înregistrate de senzorul de la suprafața terenului și al mișcărilor de la -78m și (ii)
Raportul spectral mediu al mișcărilor de la -28m și al mișcărilor de la -78m.
Fig.6.3 Rapoarte spectrale SBSR medii pentru 15 cutremure - stația UTC1 (Aldea et. al., 2012)
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Rap
ort
sp
ectr
al
Frecventa (Hz)
0m/-78m (Mw 6.0)
0m/-78m (celelalte cutremure)
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Rap
ort
sp
ectr
al
Frecventa (Hz)
0m/-78m
-28m/-78m
31
Se observă că pachetul superior de strate de teren cu grosimea de 28m nu influențează
poziția frecventelor asociate vârfurilor rapoartelor spectrale, însă are un aport important la
creșterea amplitudinilor în domeniul frecvențelor înalte, cu efect direct în creșterea PGA.
Răspunsul terenului în domeniul frecventelor joase este guvernat de geologia stratelor
de adâncime ale terenului. Raportul spectral al mișcărilor înregistrate la -28m și al mișcărilor
înregistrate la -78m surprinde frecvențele caracteristice de răspuns ale terenului, dar
amplitudinile sunt în general reduse la frecvențe înalte. Amplitudinile mari ale raportului
spectral în domeniul frecventelor înalte indică influența geologiei superioare și în consecința
influența asupra accelerației de vârf a terenului.
Rapoarte H/V
Metoda de analiză H/V evaluează caracteristicile de răspuns ale terenului prin raportul
dintre spectrul Fourier de amplitudine al unei componente orizontale și a celei verticale pentru
o mișcare a terenului înregistrata în amplasamentul respectiv (Nakamura, 1989 și Lermo și
Chavez-Garcia, 1993). În Figura 6.4 sunt prezentate rapoartele spectrale H/V pentru toate cele
15 componente EW ale mișcărilor considerate împreună cu media acestor rapoarte. Se observă
că media înregistrărilor pune în evidență vârfurile spectrale. În Figura 6.5 sunt prezentate
comparativ mediile rapoartelor spectrale H/V pe direcțiile NS și EW. Se poate observa
coincidența în termeni de abscise a vârfurilor spectrale pe cele două direcții.
Figura 6.4 Rapoarte de spectre Fourier H/V pentru componentele orizontale ale înregistrărilor
de la stația seismică UTC1 pe direcția EW (Aldea et. al., 2012)
Figura 6.5 Mediile rapoartelor de spectre Fourier H/V pentru componentele orizontale ale
înregistrărilor de la stația seismică UTC1 (Aldea et. al., 2012)
32
Se observă trei vârfuri spectrale cu frecvențe mai mici de 1Hz (perioade mai mari de
1s): pentru componenta NS a mișcării 0.43Hz (2.33s), 0.68Hz (1.47s) respectiv 0.95Hz (1.05s)
iar pentru componenta EW a mișcării 0.44Hz (2.27s), 0.7Hz (1.43s) și 0.94Hz (1.06s). Prezența
acestor vârfuri confirmă o mișcare a terenului în amplasamentul UTCB Tei din București
caracterizată de perioade lungi. Aceasta se datorează grosimii pachetului de strate sedimentare.
Se observă diferențe între vârfurile rapoartelor spectrale SBSR și H/V deoarece
rapoartele spectrale H/V caracterizează comportarea de ansamblu a amplasamentului în timp ce
SBSR evidențiază doar comportarea pachetelor de strate cuprinse între suprafața terenului și
adâncimea de -28m respectiv -78m.
Analiza răspunsului seismic al terenului – metoda analitică (EERA)
Analiza s-a efectuat folosind aplicația software EERA (Bardet et al., 2000) care
utilizează modelul echivalent liniar de răspuns al terenului (Schnabel et. al., 1972). Pentru
analiză s-a modelat terenul folosind stratificația și profilul de viteze de unde seismice din
amplasament și curbe de comportare echivalent liniară a terenului din literatură (EPRI 1993,
Vucetic&Dobry 1991, Seed et al., 1986). În analizele efectuate s-au folosit componentele
orizontale (NS și EW) ale mișcărilor seismice înregistrate de stația seismică UTC1 pentru toate
cele 15 cutremure.
Inputul seismic a fost considerat la -78 m unde mișcarea înregistrata în foraj a fost
aplicată la interfața dintre straturi, obținându-se prin convoluție mișcarea răspuns în celelalte 2
poziții instrumentate ale profilului terenului din amplasamentul stației UTC1.
În Figura 6.6 este prezentată, pentru exemplificare, evoluția cu adâncimea a accelerației
maxime pentru componenta NS a două mișcări seismice înregistrate la stația seismică UTC1
(la cutremurul din 27/10/2004 având MW = 6 și la cel din 25/04/2009 având MW = 5). Se observă
diferențe între valorile PGA înregistrate și valorile PGA calculate analitic în cazul primei
înregistrări și o concordanță relativ bună în cazul celei de-a doua înregistrări.
27/10/2004 (MW = 6.0) 25/04/2009 (MW = 5.0)
Figura 6.6 Stația seismică UTC1 – evoluția PGA cu adâncimea – analitic vs. înregistrat
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 0.02 0.04
Ad
an
cim
e (m
)
Acceleratie maxima(g)
PGA calc.
PGA inreg.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 0.005 0.01 0.015
Ad
an
cim
e (m
)
Acceleratie maxima(g)
PGA calc.
PGA inreg.
33
Comportarea terenului a rămas în domeniul liniar pentru toate înregistrările utilizate,
reducerea modulului de forfecare G și creșterea amortizării D fiind nesemnificative. În aceste
condiții ar fi fost de așteptat ca valorile de PGA obținute analitic să fie apropiate de valorile
înregistrate, însă analiza a arătat diferențe uneori chiar importante. Existența acestor diferențe
în domeniul de comportare liniară a terenului ar putea fi justificată printr-un profil stratigrafic
diferit de realitate, aceasta influențând profilul de viteze utilizat în calcul.
Valorile frecvenței medii determinate prin cele două abordări sunt asemănătoare. Se
notează însă că această valoare caracterizează vibrația în domeniul elastic a celor 78 metri de
teren și nu răspunsul seismic de ansamblu al terenului în amplasamentul UTCB Tei.
Amplasamentul INCERC București, Sos. Pantelimon nr. 266
Amplasamentul INCERC situat în estul Bucureștiului în Sos. Pantelimon nr. 266 este
cel mai celebru amplasament seismic din România pentru că a oferit singura înregistrare
(triaxială) istorică a cutremurului din 4 martie 1977 (MW = 7.4) făcută de un accelerometru
japonez de tip SMAC-B amplasat în subsolul clădirii.
Studiul acestei accelerograme precum și a celor obținute pe același amplasament la
cutremurul Vrâncean din 30 august 1986 (MW = 7.1) împreună cu mișcările seismice înregistrate
de stațiile seismice amplasate în București după 1977, a reprezentat punctul de plecare în analiza
efectelor condițiilor locale de teren neuzuale specifice Bucureștiului, în Câmpia Română.
În 2003 în cadrul proiectului JICA a fost instalată o nouă stație seismică INC în
amplasamentul INCERC București. Stația Kinemetrics K2 a fost instalată de către specialiștii
OYO Seismic Instrumentation Corp. împreună cu membrii CNRRS și preia date de la un senzor
de la suprafață și de la doi senzori din foraje (-24m și respectiv -153m).
Stratigrafia terenului pentru amplasamentul noii stații seismice INC este cunoscută pe
baza fiselor de foraj. Pentru determinarea profilelor vitezelor undelor VS, în forajul adânc în
care sunt instalați senzori, a fost executat un test “down-hole” împreună cu specialiști de la
Tokyo Soil Research Co., Ltd. în anul 2003 (Aldea et al., 2006b, Călărașu, 2012).
În Tabelul 6.4 sunt prezentate valorile mediilor ponderate ale vitezele undelor de
forfecare (VS) pentru primii 30m de geologie superficială și pentru întreaga adâncime a forajului
precum și valorile frecvenței / perioadei predominante.
Tabelul 6.4 Viteza medie ponderată a undelor de forfecare și frecvența predominantă a terenului în amplasamentul noii stații seismice INC
Adâncime
[m]
Viteza undelor
de forfecare Vs
[m/s]
Frecvența
predominantă
[Hz]
Perioada
predominantă
[s]
30 270 2.25 0.44
140 364 0.65 1.54
În funcție de viteza medie ponderată pe 30 m (270 m/s), dar și în cazul medierii pe
întreaga adâncime a forajului (364 m/s), conform Eurocode 8 terenul este încadrat în clasa C
(VS =180 – 360 m/s) „Depozite adânci de nisip cu densitate ridicată și medie, pietriș sau argilă
tare cu grosimea de la câteva zeci de metri la sute de metri”.
34
Analiza mișcărilor seismice înregistrate
Stația seismică istorică INCERC din rețeaua seismică națională a INCERC București a
înregistrat cutremurele Vrâncene majore din 4 martie 1977, 30 august 1986 și 30 mai 1990.
Între anii 2003 și 2010 noua stația seismică INC din rețeaua seismică a Centrului Național
pentru Reducerea Riscului Seismic (CNRRS) a înregistrat mișcarea terenului de la 15 cutremure
cu magnitudinea moment MW cuprinsă între 4.1 și 6.0. Amplificarea pe verticală a accelerației
maxime a terenului PGA s-a calculat pentru toate cele 15 cutremure înregistrate de stația
seismică INC, Tabelul 6.5.
Tabelul 6.5 Caracteristicile amplificării PGA cu adâncimea pentru cutremurele înregistrate la
stația seismica INC din rețeaua CNRRS
Raport PGA0m/PGA-24m PGA0m/PGA-153m PGA-24m/PGA-153m
Componenta H V H V H V
Media (cm/s2) 2.3 2.8 2.8 3.5 1.3 1.4
Coeficientul de variație (%) 20.7 32.1 15.2 27.4 22.7 62.5
În toate cazurile s-a observat o amplificare a accelerației maxime de terenului de la
valoarea înregistrată de senzorii amplasați în foraj, la valoarea înregistrată de senzorul amplasat
la suprafața terenului. Se observă că între adâncimile -153m și -24m valorile PGA prezintă
creșteri de 30% și respectiv 40% pentru componentele orizontale respectiv componenta
verticală a mișcării, în timp ce de la adâncimea de -24m la suprafața terenului amplificarea
valorilor PGA este clar mai mare: creștere de peste 3 ori pentru toate componentele. Aceste
amplificări ale PGA confirmă efectul foarte important al geologiei superficiale a terenului în
amplasamentul stației INC asupra mișcării seismice înregistrate la suprafața terenului, efect
important în special în domeniul frecventelor înalte (influență asupra valorilor PGA).
Rapoarte spectrale Suprafață / Foraj (SBSR)
Analiza rapoartelor spectrale SBSR 0m/-153m pentru cele 15 accelerograme înregistrate
la noua stație seismică INC/CNRRS evidențiază o bună corelare a poziției vârfurilor pentru cele
rapoartele spectrale (i) media asociată tuturor înregistrărilor de la cutremure mici și (ii) raportul
corespunzător cutremurului moderat din 2004 (MW = 6.0). Diferența foarte mică ce poate fi
observată în cazul rapoartelor corespunzătoare geologiei superficiale (teren mai moale)
sugerează un efect foarte redus al comportării neliniare a terenului în amplasamentul INCERC
București în cazul cutremurului din 27 octombrie 2004. În Tabelul 6.6 sunt prezentate
frecvențele asociate vârfurilor rapoartelor spectrale medii.
Tabelul 6.6 Frecvențele asociate vârfurilor rapoartelor spectrale SBSR medii – stația INC
SBSR f1
(Hz)
f2
(Hz)
f3
(Hz)
f4
(Hz)
f5
(Hz)
f6
(Hz)
f7
(Hz)
f8
(Hz)
f9
(Hz)
0m/ -24m 3.25 8.25
0m/ -153m 0.35 0.72 1.88 3.13 4.34 5.53 6.79
Se observă o bună corelare a poziției vârfurilor pentru cele două rapoarte spectrale,
diferența foarte mică ce poate fi observată în cazul rapoartelor corespunzătoare geologiei
superficiale (teren mai moale) sugerează un efect neglijabil al comportării neliniare a terenului
în amplasamentul stației INC în cazul cutremurului din 27 octombrie 2004.
35
În Figura 6.7 sunt prezentate rapoartele spectrale medii ale componentelor orizontale
pentru toate cele 15 cutremure înregistrate la stația seismică INC în două variante: (i) Raportul
spectral mediu al mișcărilor înregistrate de senzorul de la suprafața terenului și al mișcărilor
înregistrate de senzorul de la -153m și (ii) Raportul spectral mediu al mișcărilor înregistrate de
senzorul de la -24m și al mișcărilor înregistrate de senzorul amplasat la -153m.
Figura 6.7 Rapoarte spectrale SBSR medii pentru 15 cutremure – stația INC / CNRRS
Și în cazul acestui amplasament se subliniază că pachetul superior de strate de teren cu
grosimea de 24m nu influențează poziția frecventelor asociate vârfurilor rapoartelor spectrale.
Răspunsul terenului în domeniul frecventelor joase este guvernat de geologia stratelor
de adâncime. Raportul spectral al mișcărilor înregistrate la -24m și la -153m surprinde
frecvențele caracteristice de răspuns ale terenului, dar amplitudinile sunt în general reduse la
frecvențe înalte. Amplitudinile mari ale raportului spectral în domeniul frecventelor înalte
indică influența geologiei superioare și în consecința influența asupra accelerației de vârf.
Rapoarte H/V
Rapoartelor spectrale H/V ale mișcării la suprafața terenului înregistrate la cele 15
cutremure la stația INC sunt prezentate în Figura 6.8. În Figura 6.9 sunt prezentate, pentru
comparație, mediile rapoartelor spectrale Fourier H/V pe direcțiile NS și EW. Se poate observa
coincidența în termeni de abscise a vârfurilor spectrale pe cele două direcții.
Fig. 6.8 Rapoarte de spectre Fourier H/V pentru componenta EW a înregistrărilor la stația INC
36
Figura 6.9 Mediile rapoartelor de spectre Fourier H/V pentru componentele orizontale ale
înregistrărilor de la stația seismică INC / CNRRS
Se observă două vârfuri spectrale cu frecvențe mai mici de 1Hz (perioade mai mari de
1s) și un vârf spectral cu frecvența foarte apropiată de 1Hz: pentru componenta NS a mișcării
0.45Hz (2.22s), 0.76Hz (1.32s) respectiv 1.03Hz (0.97s) iar pentru componenta EW a mișcării
0.43Hz (2.33s), 0.77Hz (1.30s) și 1.03Hz (0.97s). Prezența acestor vârfuri confirmă o mișcare
a terenului în amplasamentul INCERC București caracterizată de perioade lungi. Aceasta se
datorează grosimii pachetului de strate sedimentare.
Se subliniază diferențe între vârfurile rapoartelor spectrale SBSR și H/V deoarece
rapoartele spectrale H/V caracterizează comportarea de ansamblu a amplasamentului în timp ce
SBSR evidențiază doar comportarea pachetelor de strate cuprinse între suprafața terenului și
adâncimea de -24m respectiv -153m.
Analiza răspunsului seismic al terenului – metoda analitică (EERA)
Analiza s-a efectuat folosind aceleași ipoteze și instrumente ca în cazul
amplasamentului UTC1. Figura 6.10 prezintă evoluția cu adâncimea a accelerației maxime
(componenta NS) pentru două mișcări seismice înregistrate la stația seismică INC / CNRRS.
27/10/2004 (MW =6.0) 14/05/2005 (MW =5.1)
Figura 6.10 Evoluția PGA cu adâncimea – analitic vs. înregistrat
37
În analizele efectuate cu aplicația EERA semnalul ”input seismic” a fost considerat la -
153m (folosindu-se înregistrările de la stația INC de la senzorul amplasat în forajul de adâncime
B2). Prin convoluție s-au obținut mișcarea răspuns în celelalte 2 poziții cunoscute din
amplasament și anume la -24m respectiv la suprafață. Se observă diferențe între valorile PGA
înregistrate și valorile calculate analitic.
Caracteristicile mișcărilor seismice înregistrate
Valorile perioadelor de colț TC și TD așa cum sunt ele definite în P100-1/2013 au fost
calculate folosind procedura ferestrei mobile (Lungu & Cornea, 1997) pentru mișcările
seismice ale terenului din amplasamentul INCERC București. Tabelul 6.7 prezintă valorile
perioadelor de colț pentru cele trei cutremure puternice (1977, 1986 și 1990) înregistrate la
stația seismică istorică INCERC. Tabelul 6.8 prezintă valorile TC corespunzătoare mișcărilor
înregistrate la stația INC / CNRRS. În Figura 6.11 este reprezentată variația perioadelor de colț
TC cu magnitudinea cutremurelor înregistrate în amplasamentul INCERC București (3 la stația
seismică INCERC și 15 la stația seismică INC din rețeaua CNRRS). Se observă o tendință clară
de creștere a perioadei de colț cu magnitudinea cutremurului.
Tab.6.7 Valorile perioadelor de colț – stația seismică istorică INCERC (Lungu et. al., 2003)
Nr.
crt. Cutremur MW
TC (s) TD (s)
EW NS V EW NS V
1 04/03/1977 7.4 1.24 1.44 0.72 2.28 2.03 1.91
2 30/08/1986 7.1 0.90 1.25 0.90 1.47 1.55 1.48
3 30/05/1990 6.9 0.77 0.47 0.63 1.74 1.12 1.86
Tabelul 6.8 Valorile perioadelor de control (colț) – stația INC / CNRRS
Nr. crt. Cutremur MW TC (s) TD (s)
EW NS V EW NS V
1 17/12/2003 4.6 0.97 0.49 1.30 3.78 3.02 2.85
2 21/01/2004 4.1 0.22 0.20 0.17 0.26 0.31 0.41
3 3/10/2004 5.1 0.52 0.57 0.49 1.70 1.03 1.47
4 27/09/2004 4.6 0.26 0.24 0.20 2.25 3.01 0.31
5 27/10/2004 6 0.49 0.35 0.24 0.67 0.57 0.55
6 14/05/2005 5.1 0.32 0.27 0.15 0.78 1.45 0.43
7 18/06/2005 4.9 0.36 0.26 0.24 0.72 0.55 0.39
8 13/12/2005 4.6 0.27 0.28 0.21 0.34 0.38 0.25
9 18/12/2005 4.1 0.20 0.24 0.17 0.38 0.26 0.47
10 6/3/2006 4.6 0.26 0.22 0.17 0.35 0.60 0.40
11 17/01/2007 4.4 0.25 0.23 0.22 0.28 0.74 0.74
12 14/02/2007 4.5 0.19 0.15 0.08 5.60 6.04 0.75
13 25/04/2009 5 0.21 0.39 0.23 0.67 0.93 0.58
14 27/05/2009 4.4 0.23 0.18 0.16 0.25 0.36 0.90
15 5/8/2009 5.5 0.33 0.38 0.28 0.81 0.74 0.99
Analiza valorilor TC a indicat în cazul înregistrărilor din rețeaua CNRRS de la cutremure
cu magnitudini mici și moderate o tendință de creștere cu magnitudinea în ambele
amplasamente. În cazul amplasamentului INCERC această creștere cu magnitudinea s-a
observat și în cazul cutremurelor cu magnitudini moderate și mari din 1990 (MW = 6.9), 1986
(MW = 7.1) și 1977 (MW = 7.4), Lungu et. al. 1997.
38
Figura 6.11 Variația TC cu MW pentru mișcări seismice înregistrate la INCERC București
În Figura 6.12 sunt reprezentate spectrele de răspuns elastic pentru accelerații absolute
pentru mișcările terenului înregistrate pe amplasamentul INCERC București la cutremurele
puternice din 4 martie 1977, 30 august 1986 și 30 mai 1990 precum și la cutremurul din 27
octombrie 2004.
Fig.6.12 Spectrele de răspuns elastic pentru mișcări seismice înregistrate la stația INCERC (comp. NS)
Figura 6.13 prezintă spectrele normalizate de răspuns pentru accelerații absolute ale
celor 4 cutremure puternice și moderate (1977, 1986, 1990 și 2004) și spectrele medii
normalizate de răspuns pentru accelerații absolute ale componentelor orizontale ale mișcărilor
seismice asociate celor 15 cutremure înregistrate la stația seismică INC / CNRRS.
Tc = 0.1MW2 - 0.9 MW+2.2
R2 = 0.83
39
Fig. 6.13 Spectrele normalizate de răspuns elastic pentru componenta NS a mișcării terenului
înregistrate în amplasamentul INCERC București, între anii1977 și 2009, MW = 4.1 ÷ 7.4
Studiile de caz prezentate (amplasamentul INCERC București și UTCB Tei), deși
aparent caracterizate de condiții de teren asemănătoare (VS,30 = 270 m/s la INCERC și VS,30 =
309 m/s la UTCB), încadrate în aceeași categorie de teren C conform Eurocode 8, evidențiază
caracteristici diferite ale răspunsului seismic al terenului în cazul cutremurelor înregistrate în
rețeaua seismică CNRRS (magnitudini moment între 4.1 și 6.0).
Situația poate fi explicată prin condițiile de teren diferite care rezultă atunci când se ia
în considerare întreaga grosime a sedimentelor până la roca de bază. Variabilitatea răspunsului
seismic al terenului în București a fost evidențiată și în cazul cutremurelor mai puternice din
1986 și 1990, Lungu et. al. 1997, 1999, Pavel & Lungu, 2012.
Deși analiza a evidențiat contribuția majoră a primilor 30m din geologia superficială
asupra accelerației maxime a terenului la suprafață, acești 30m au un efect neglijabil asupra
frecvențelor / perioadelor proprii de vibrație a terenului.
În fine, contrastul între caracteristicile mișcărilor seismice generate de cutremure de
mică sau moderată magnitudine (MW ≤ 6.0) înregistrate în diferite amplasamente din București
prezentate în dezvoltările acestui capitol deschide direcții de cercetare pentru seismologia
inginerească și ingineria seismică în principal în București.
Se subliniază diferențele între accelerațiile mișcărilor seismice din bazele de date din
Japonia folosite în analizele din Cap.5 (80 mișcări înregistrate cu accelerații orizontale de vârf
cuprinse între 1.1 cm/s2 și 1356.4 cm/s2) și cele București/România din stațiile seismice studiate
(33 mișcări seismice având accelerații orizontale de vârf cuprinse între 0.2cm/s2 și 207.6cm/s2).
Acestea subliniază importanța instrumentării seismice în București și argumentează extinderea
instrumentării seismice din România și dezvoltarea în principal a instrumentării în foraje,
împreună cu capacitatea de analiză a proprietăților dinamice ale terenului din foraje specifice,
acțiuni începute în cadrul Proiectului Româno – Japonez de Reducere a riscului seismic în
România, proiect în valoare de peste 7.5 milioane USD, desfășurat între anii 2002 – 2008.
40
7. Concluzii și contribuții personale
Principalele concluzii ale cercetărilor efectuate în cadrul programului de doctorat (2011-
2015) sunt prezentate în cele ce urmează:
Studiul cutremurelor Vrâncene majore din secolele XIX – XX, a relevat:
(i) Efectul semnificativ al directivității efectelor cutremurelor Vrâncene (cuantificat în
avarii asupra construcțiilor și intensități seismice): efecte orientate preponderent spre
NE (cutremurele din 26 octombrie 1802 și 10 noiembrie 1940) si efecte orientate
preponderent spre SW (cutremurele din 23 ianuarie 1838 și 4 martie 1977).
(ii) Fondul construit al Capitalei a fost afectat de cutremurele majore din secolele XIX și
XX; biserici și clădiri emblematice ale ”micului Paris” și numeroase clădiri din beton
armat înalte construite în perioada interbelică au dispărut sau au fost grav avariate,
amintirea lor fiind păstrată doar de arhivele foto.
Studiul efectelor condițiilor locale de amplasament a cunoscut o dezvoltare majoră din
a doua jumătate a secolului XX, odată cu înregistrarea instrumentală a mișcărilor seismice în
amplasamente cu diferite condiții de teren, mai întâi la cutremurul San Francisco 1957
(variabilitate pe distanțe mici a valorilor accelerației maxime a mișcării terenului și a spectrelor
de răspuns), apoi la cutremurele puternice Niigata 1964 și Alaska 1964 care au adus în atenție
și fenomenul de lichefiere. Cutremure majore ca cel din 1977 din Vrancea, 1985 din Mexic,
1989 Loma Prieta SUA și 1995 Kobe Japonia au generat fenomene de lichefiere a terenului și
/ sau amplificări puternice a mișcării terenului în amplasamente cu depozite sedimentare și
caracterizate de perioade predominante lungi ale vibrației terenului.
Răspunsul seismic al terenului în amplasament este influențat de contrastul de
impedanță, de natura și caracteristicile terenului, grosimea și dimensiunile în plan ale stratelor
sedimentare, topografia amplasamentului, s.a.
Analiza și estimarea efectelor condițiilor locale de amplasament se poate realiza prin
metode empirice bazate pe înregistrări sau prin metode analitice.
Metodele bazate pe înregistrări folosesc mișcări seismice sau vibrații ambientale și
evaluează caracteristicile răspunsului terenului (modurile proprii și amplificarea dinamică
locală); se folosesc în mod frecvent rapoarte spectrale față de un amplasament de referință,
rapoarte spectrale Fourier H/V într-un amplasament, rapoarte ale spectrelor de răspuns din
diferite amplasamente s.a.
Metodele analitice sunt într-o continuă dezvoltare datorită creșterii puterii de calcul, a
îmbunătățirii calității rezultatelor testelor ”in-situ” și în laborator pentru determinarea
caracteristicilor de comportare dinamică a terenului și a dezvoltării unor modele avansate de
calcul. Dezavantajul abordării analitice este însă costul ridicat al investigațiilor geotehnice în
foraje specifice. Modelele de comportare 1D a terenului furnizează rezultate suficient de bune
comparativ cu modelele mai complicate 2D sau 3D a căror utilizare se recomandă în cazurile
amplasamentelor cu geologie neregulată tridimensională și a celor unde efectele topografice
sunt importante.
41
Modelarea răspunsului seismic al terenului poate fi realizată cu modelul simplificat
liniar echivalent (Schnabel et. al., 1972) care stă la baza programului SHAKE sau cu modele
neliniare care implică mulți parametri de comportare a terenului relativ dificil de obținut.
Ambele modele, echivalent liniar și neliniar, pot fi folosite cu succes în analiza
unidimensională a răspunsului terenului, însă utilizarea oricăruia dintre ele necesită o buna
cunoaștere a ipotezelor de lucru și a limitărilor de modelare. Acuratețea modelelor este corelată
cu calitatea caracteristicilor terenului utilizate în calcul.
Măsurătorile de viteze de unde de forfecare realizate de CNRRS prin metoda ”down-
hole” în foraje specifice de adâncime din 19 amplasamente din București clasează terenul din
aceste amplasamente în categoria de teren C conform Eurocode 8 (viteze a undelor de forfecare
pe primii 30m de profil stratigrafic VS,30 cuprinse între 219 și 316 m/s).
Folosind metodologia de evaluare a vitezei medii a undelor de forfecare dezvoltată de
Wald, 2007 s-au obținut valori VS,30 = 214-289 m/s în aceleași 19 amplasamente, clasa de teren
conform Eurocode8 fiind astfel aceeași ca în cazul valorilor obținute din măsurători din foraj.
Pe baza încercărilor triaxiale ciclice realizate în laboratorul Încercări terenuri al CNRRS
pe probe netulburate de teren din București s-au obținut curbe medii de variație a modului de
forfecare (G) și respectiv a amortizării (D) cu deformația ciclică de forfecare (γ) pentru terenuri
coezive și necoezive care pot fi folosite pentru modelarea comportării neliniare a terenului în
analizele de tip echivalent liniar.
Studiile efectuate în lucrare pe mișcări seismice Vrâncene înregistrate având
magnitudini MW = 6.3 ÷ 7.4 au evidențiat că nu este posibilă extrapolarea valorilor factorului S
din Eurocode 8 la formele spectrale din P100-1/2013, datele analizate conducând la valori cvasi
unitare ale factorului condițiilor de teren.
Studiul comparativ al răspunsului seismic al terenului în două amplasamente din
Japonia caracterizate de condiții de teren contrastante (rocă vs. teren moale) a arătat:
(i) Perioada de colț TC a spectrelor de răspuns este sensibil mai mare (TC,mediu = 0.48s) în
cazul amplasamentului cu teren moale prin comparație cu amplasamentul cu teren tip
rocă (TC,mediu = 0.19s); în cazul amplasamentului cu teren moale se observă o creștere a
valorilor TC cu magnitudinea;
(ii) Indicatorii stochastici ai conținutului de frecvențe (ε, f10, și f90) ai înregistrărilor din cele
două amplasamente încadrează mișcările pe teren tip rocă în categoria mișcărilor cu
bandă lată de frecvențe iar mișcările pe teren moale în categoria mișcărilor cu bandă
intermediară și îngustă de frecvențe. Rezultatele sunt similare cu cele din România unde
se pot compara cazuri extreme ale conținutului de frecvențe ale mișcărilor seismice
înregistrate în București, la stația seismică INCERC, pe teren sedimentar având o
perioadă lungă de vibrație TC = 1.4 ÷ 1.6s la cutremurele din 1977 și 1986, și respectiv
ale mișcărilor seismice înregistrate (în 1986 și 1990) la stația seismică Carcaliu în
Dobrogea, caracterizate de o bandă foarte lată de frecvențe.
Studiul răspunsului seismic al terenului în două amplasamente din București
caracterizate de condiții de teren asemănătoare (VS,30 = 270 m/s la INCERC și VS,30 = 309 m/s
la UTCB), încadrate în aceeași categorie de teren C conform Eurocode 8, a indicat:
42
(i) În cazul înregistrărilor din rețeaua CNRRS, la cutremure cu magnitudini mici și
moderate, există o tendință de creștere cu magnitudinea a valorilor TC în ambele
amplasamente. În cazul amplasamentului INCERC această creștere cu magnitudinea a
TC s-a observat a fi clar accentuată și în cazul cutremurelor cu magnitudini moderate și
mari din 1990 (MW = 6.9), 1986 (MW = 7.1) și 1977 (MW = 7.4);
(ii) Deși analiza a evidențiat contribuția majoră a primilor 30m din geologia superficială
asupra accelerației maxime a terenului la suprafață (amplificarea PGA pe această
grosime de teren fiind de 2 ÷ 3 ori), acești 30m au în cele mai multe cazuri un efect
neglijabil asupra frecvențelor / perioadelor proprii de vibrație a terenului.
(iii) Contrastul între caracteristicile mișcărilor seismice generate de cutremure de mică sau
moderată magnitudine (MW ≤ 6.0) înregistrate în diferite amplasamente din București
prezentate în dezvoltările din lucrare deschide posibilități noi de cercetare pentru
ingineria seismică și protecția seismică în București.
Principalele contribuții personale din lucrare sunt sintetizate în cele ce urmează:
Studiul bibliografic asupra efectelor celor mai mari patru cutremurelor Vrâncene din
România din secolele XIX și XX (1802, 1838, 1940 și 1977) împreună cu studiul bibliografic
asupra efectelor condițiilor locale de amplasament și al metodelor empirice (bazate pe
înregistrări) și analitice de evaluare a răspunsului seismic al terenului;
Estimarea vitezei medii a undelor de forfecare pe primii 30m ai profilului stratigrafic
folosind metoda dezvoltată de Wald (2007) pentru 19 amplasamente din București și
comparația cu valorile obținute prin teste ”down-hole” realizate beneficiind de proiectul
româno – japonez de reducerea a riscului seismic în România realizat la CNRRS împreună
cu specialiști japonezi de la Tokyo Soil Japan;
Realizarea testelor triaxiale ciclice pe probe de pământ coeziv și necoeziv în laboratorul
Încercări terenuri al CNRRS și determinarea de curbe medii de variație a modulului de
forfecare respectiv a amortizării cu deformația specifică de forfecare pentru pământuri
coezive și respectiv necoezive din București;
Studiul bibliografic al codurilor de proiectare antiseismică Eurocode 8, ASCE/SEI 7-10,
Building Standard Law și Performance Based Design Code of Japan și P100-1/2013 în ceea
ce privește clasificarea condițiilor de amplasament
Studiul privind valorile factorului S al condițiilor de teren definit conform Eurocode 8 pentru
112 amplasamente de pe teritoriul României, al Republicii Moldova, Bulgariei și Serbiei cu
înregistrări de mișcări seismice provenind din sursa seismică subcrustală Vrancea;
Analiza comparativă a răspunsului seismic al terenului în două amplasamente cu condiții de
teren contrastante (rocă vs. teren moale) din Japonia, analiză pentru care s-au utilizat seturi
de câte 40 de înregistrări pentru fiecare amplasament având accelerația maximă a terenului,
PGA între 1.1 și 1356.4 cm/s2. Analiza a urmărit variabilitatea principalilor parametrii ai
mișcărilor seismice (TC, Ts, Tm, ε, f10, f90, β) și corelația acestora cu magnitudinea (cu valori
ale magnitudinii moment MW de la 3.0 până la 9.0);
Analiza răspunsului seismic al terenului în amplasamentul UTCB Bulevardul Lacul Tei 124,
București utilizând înregistrări seismice de la suprafața terenului și din foraje specifice de
adâncime provenind de la 15 cutremure cu MW cuprinse între 4.1 și 6.0; au fost de asemenea
efectuate analize de convoluție a mișcărilor înregistrate în forajul de mare adâncime (-78m);
43
Analiza răspunsului seismic al terenului în amplasamentul INCERC București, Sos.
Pantelimon 266 utilizând (i) înregistrări seismice de la suprafața terenului și din foraje
specifice de adâncime provenind de la 15 cutremure înregistrate în rețeaua seismică CNRRS
cu magnitudini moment cuprinse între 4.1 și 6.0 și (ii) înregistrări seismice de la suprafața
terenului provenind de la cutremurele Vrâncene majore din 1977, 1986 și 1990 (înregistrate
la stația seismică istorică INCERC); au fost de asemenea efectuate analize de convoluție a
mișcărilor înregistrate în forajul de mare adâncime (-153m)
Direcții de cercetare viitoare propuse:
Efectuarea testelor triaxiale ciclice pe probe de teren din București și din localități din
țară unde sunt amplasate stații seismice, pentru o mai bună calibrare a curbelor de variație a
modulului de forfecare și a amortizării cu deformația ciclică de forfecare specifice condițiilor
de teren din țara noastră.
Continuarea analizei înregistrărilor seismice din foraje specifice de adâncime din
București pentru o cât mai bună evaluare și înțelegere a răspunsului seismic al terenului în
diferite amplasamente, atât prin metode empirice cât și prin metode analitice (calcule de
convoluție și / sau deconvoluție).
Efectuarea de noi studii privind factorul S al condițiilor de teren în România odată cu
acumularea de noi înregistrări seismice de la cutremure Vrâncene subcrustale puternice și / sau
de la cutremure de suprafață cu magnitudini semnificative.
Continuarea analizei comparative a înregistrărilor seismice din diferite amplasamente
din România odată cu acumularea de noi înregistrări seismice pentru estimarea principalilor
indicatori de amplitudine și de conținut de frecvență și pentru analiza comportării potențiale
neliniare a terenului.
Pe parcursul elaborării tezei unele rezultate ale cercetărilor au fost utilizate în elaborarea
de articole publicate în volumele unor conferințe naționale și internaționale (13) și în reviste de
specialitate (7):
Conferințe naționale și internaționale
1. Neagu C., Arion C. (2012). Dynamic laboratory investigation for soil seismic response, paper 2051. In 15th
World Conference of Earthquake Engineering, 24-28 September 2012, Lisbon, Portugal. CD-ROM
2. Arion, C., Neagu, C., Văcăreanu, R., Calarasu, E. (2012). In Situ Investigation for Microzonation of
Bucharest Surface Geology, paper 2034. In 15th World Conference of Earthquake Engineering, 24-28
September 2012, Lisbon, Portugal. CD-ROM
3. Erduran, E., Lang D., Lindholm, C., Dragos, T., Balan, S., Ionescu C., Aldea, A., Văcăreanu, R., Neagu, C.
(2012). Real-Time Earthquake Damage Assessment in the Romanian-Bulgarian Border Region, paper 3945.
In 15th World Conference of Earthquake Engineering, 24-28 September 2012, Lisbon, Portugal. CD-ROM
4. Aldea A., Neagu C., Udrea A. (2012). Site response assessment using ambient vibrations and borehole-
seismic records, paper 1041. In 15th World Conference of Earthquake Engineering, 24-28 September 2012,
Lisbon, Portugal. CD-ROM
5. Văcăreanu, R., Pavel, F., Lungu, D., Iancovici, M., Demetriu, S., Aldea, A., Arion, C., Neagu, C. (2013).
Uniform hazard spectra for cities in Romania. Proceedings of the International Conference on Earthquake
Engineering SE-50 EEE, Skopje, Macedonia, Paper no. 164.
6. Văcăreanu, R., Lungu, D., Mărmureanu, G., Cioflan, C., Aldea, A., Arion, C., Neagu, C., Demetriu, S.,
Pavel, F. (2013). Statistics of seismicity for Vrancea subcrustal source. Proceedings of the Int. Conf. on
Earthquake Engineering SE-50 EEE, Skopje, Macedonia, Paper no. 138.
7. Pavel, F., Văcăreanu, R., Arion, C., Neagu, C. (2013). Analysis of ground motions recorded in Bucharest
during recent Vrancea earthquakes. Vienna Congress on Recent Advances in Earthquake Engineering and
Structural Dynamics 2013 (VEESD 2013), Austria, Paper no. 180.
44
8. Pavel F., Vacareanu R., Neagu C., Arion C. (2014). Probabilistic seismic hazard assessment for Romania.
Part I: Selection of GMPEs. In: Vacareanu R, Ionescu C (eds) Proceedings of the 5th National Conference
on Earthquake Engineering & 1st National Conference on Earthquake Engineering and Seismology,
CONSPRESS, Bucharest, pp. 213-220.
9. Vacareanu R., Lungu D., Aldea A., Demetriu S., Pavel F., Arion C., Iancovici M., Neagu C. (2014).
Probabilistic seismic hazard assessment for Romania. Part III: Seismic Hazard Maps. In: Vacareanu R,
Ionescu C (eds) Proceedings of the 5th National Conference on Earthquake Engineering & 1st National
Conference on Earthquake Engineering and Seismology, CONSPRESS, Bucharest, pp. 229-236.
10. Arion C., Calarasu E., Neagu C. (2014). Evaluation of Bucharest soil liquefaction potential. In: Vacareanu
R, Ionescu C (eds) Proceedings of the 5th National Conference on Earthquake Engineering & 1st National
Conference on Earthquake Engineering and Seismology, CONSPRESS, Bucharest, pp. 261-268.
11. Demetriu S., Vacareanu R., Lungu D., Pavel F., Arion C., Iancovici M., Aldea A., Neagu C., (2014). Ground
motion prediction equations for Vrancea intermediate-depth earthquakes. In: Proceedings of the 9th
International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2014, Porto, Portugal, 30 June - 2 July 2014,
A. Cunha, E. Caetano, P. Ribeiro, G. Müller (eds.), ISSN: 2311-9020; ISBN: 978-972-752-165-4
12. Văcăreanu, R., Radulian, M., Iancovici, M., Pavel, F., Neagu, C. (2014). Fore-Arc and Back-Arc Ground
Motion Prediction Model for Vrancea Intermediate-Depth Seismic Source. Proceedings of the Second
European Conference on Earthquake Engineering and Seismology (2ECEES), Istanbul, August 24-29, 2014,
Paper no. 484
13. Neagu, C., Lungu, D., Arion, C. (2015). Major historical earthquakes in Romania and contemporary seismic
risk management activities. 7th International Conference on Seismology and Earthquake Engineering,
Teheran, Iran, 18-21 May 2015 (accepted for publication)
Reviste de specialitate
1. Văcăreanu R., Lungu D., Aldea A., Arion C., Neagu C., Gaman F., Petrescu F., Aldea M. (2013). Expected
direct seismic losses assessment using GIS. Case study for Iaşi Municipality, Technical University of Civil
Engineering Bucharest - Scientific Journal – Series: Mathematical Modeling in Civil Engineering, No. 3,
2013, ISSN 2066-6926, p. 12-18
2. Arion C., Neagu C., (2013). Laboratory investigation for estimation the seismic response of ground, Bulletin
of the International Institute of Seismology and Earthquake Engineering, Vol. 47, pp. 149-156, Editor:
Ministry of Construction, Building Research Institute, Japan.
3. Pavel, F., Văcăreanu, R., Neagu, C., Pricopie, A. (2014). Bi-normalized response spectra and seismic
intensity in Bucharest for 1986 and 1990 Vrancea seismic events. Journal of Earthquake Engineering and
Engineering Vibration, Volume 13, Issue 1, pp 125-135, DOI: 10.1007/s11803-014-0217-1
4. Văcăreanu, R., Demetriu, D., Lungu, D., Pavel, F., Arion, C., Iancovici, M., Aldea, A., C., Neagu, C. (2014).
Empirical ground motion model for Vrancea intermediate-depth seismic source. Earthquakes and Structures,
An International Journal, Volume 6, Number 2, pp 141-161, DOI: 10.12989/eas.2014.6.2.127
5. Pavel, F., Văcăreanu, R., Arion, C., Neagu, C. (2014). On the variability of strong ground motions recorded
from Vrancea earthquakes. Earthquakes and Structures, An International Journal, Volume 6, Number 1, pp
1-18, DOI: 10.12989/eas.2014.6.1.001
6. Văcăreanu, R., Mărmureanu, Gh., Pavel, F., Neagu, C., Cioflan, C.A., Aldea, A. (2014). Analysis of soil
factor S using strong ground motions from Vrancea subcrustal seismic source. Romanian Reports in Physics,
Volume 66, Number 3
7. Arion C., Calarasu E., Neagu C. (2015). Evaluation of Bucharest soil liquefaction potential. Mathematical
Modeling in Civil Engineering, Vol.11, No.1, 2015, pp. 5-12.
Bibliografie selectivă (lucrări referențiate în rezumat)
Aldea, A., Neagu, C., Udrea, A., (2012). Site response assessment using ambient vibrations and borehole-seismic
records. 15 WCEE - Fifthteenth World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Paper ID. 1041, 10p.
Aldea, A.,Yamanaka, H., Negulescu, C., Kashima, T., Radoi, R., Kazama, H., Calarasu, E., (2006b). Extensive
seismic instrumentation and geophysical investigations for site-response studies in Bucharest, Romania, ESG
2006 Third International Symposium on the Effects of Surface Geology on Seismic Motion, Grenoble, France,
Paper Number: 69, 10p., CD-ROM.
Arion C., Aldea A., Neagu C., Calarasu E., (2009). Soil investigations for seismic design, A 4-a Conferinţa
Naţionala de Inginerie Seismică, 18 Dec. 2009, pp. 11 – 20
ASCE/SEI 7-10. Minimum design loads for buildings and other structures. (2010) American Society of Civil
Engineers, USA
45
Bardet, J.P., Ichii, K., Lin, C.H., (2000). EERA - A Computer Program for Equivalent-linear Earthquake site
Response Analyses of Layered Soil Deposits. University of Southern California, 40p
Building Standard Law of Japan (1981)
Călărașu, E. (2012). Microzonarea condițiilor locale de teren pentru Municipiul București și zona sa metropolitană
cu aplicații în evaluarea hazardului seismic. Teză de doctorat, UTCB, 310p.
CEN (2004). Eurocode 8: design of structures for earthquake resistance, Part 1: general rules, seismic actions
and rules for buildings. EN 1998-1:2004. Brussels, Belgium.
Dobry, R., Iai, S., (2000). Recent developments in the understanding of earthquake site response and associated
seismic code implementation, GeoENG 2000, vol. 1, Melbourne, 19-24 nov. 2000, pp. 186-219.
EPRI (1993). Guidelines for determining design basis ground motions, Electric Power Research Institute, Palo
Alto, California.
Fattal, G., Simiu, E., Cluver, Ch., (1977). Observation on the behaviour of the buildings in the Romanian
earthquake of March 4, 1977, U.S. Department of Commerce, NBS Special Publication 490, 160 p.
Foerster, E., Modaressi, H., (1999). “Modélisation de la réponse sismique des sols non linéaires et multiphases: de
la recherche à la pratique”, Journées Thématique Jeunes Chercheurs, ENS Cachan, Nov., France
Folrinesco, A., (1958). Catalogue des tremblements de terre ressentis sur le territoire de la R.P.R. le resume
Francais, 168 p.
Fujimoto, K., Midorikawa, S., (2008). Simplified method for predicting average shear-wave velocity of ground at
strong-motion stations. The 14th World Conference on Earthquake Engineering, 2008, Beijing, China
Hashash, Y.M.A., Park, D., (2001). Non-linear one-dimensional wave propagation in the Mississippi Embayment,
Engineering Geology, v. 62 (1-3), 185-206.
Hashash, Y.M.A., Park, D., (2002). Viscous damping formulation and high-frequency components in deep
deposits. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, v. 22 (7), 611-624.
http://infp.infp.ro/bigsees/default.htm
http://www.infp.ro/
http://www.legendasiistorie.lispanciu.com
http://www.theguardian.com/cities/2014/mar/25/risky-cities-red-equals-danger-in-bucharest-europes-earthquake-
capital
http://www.usgs.gov/
Ishiyama, Y., (2012). Earthquake Damage and Seismic Code for Buildings in Japan. 25th Anniversary Symposium
of CISMID, Peru, 17-18 august 2012
Kawase, H., (1996). Site effects observed during the Hyogo-ken Nanbu earthquake of 1995 and strong motion
simulation including the basin-edge effect, 11th World Conference on Earthquake Engineering, Mexico, 1996,
Paper no. 2031
K-NET website: http://www.kyoshin.bosai.go.jp/
Lermo, J., Chavez-Garcia, F.J., (1993). Site effect evaluation using spectral ratios with only one station, Bulletin
of the Seismological Society of America, Vol.83, No.5, p.1574-1594
Lungu, D., Aldea A., Arion C., Vacareanu R., (2007). Cutremure istorice majore în România, Revista
Monumentelor Istorice, Nr. LXXVI, 1-2/2007, p.96-120, Institutul Naţional al Monumentelor Istorice
Lungu, D., Aldea, A., Arion, C., Văcăreanu, R., Cornea, T., (2003). Hazard, vulnerabilitate și risc seismic, în
Construcții amplasate în zone cu mișcări seismice puternice. Coordonatori D. Dubină, D. Lungu, Editura
Orizonturi Universitate Timișoara, 2003, ISBN 973-8391-040, 479p.
Lungu, D., Cornea, T., (1986). Analiza stochastică a înregistrărilor cutremurelor Vrâncene. Simpozion de
Proiectare Seismica, Iași, 1986, Vol.1, p.175-180.
Lungu, D., Cornea, T., Aldea, A., Nedelcu, C., Demetriu, S., (1997). Uncertainties in mapping frequency content
of soil response to various magnitude earthquakes. EUROMECH 372 Colloquium of the European Mechanics
Society, Reliability in nonlinear structural mechanics, 21th-24th October, Université Blaise Pascal, Institut
Français de Mécanique Avancée, Clermont-Ferrand, France, p. 39-48.
Lungu, D., Cornea, T., Aldea, A., Zaicenco, A., (1997). Basic representation of seismic action. Design of structures
in seismic zones: Eurocode 8 - Worked examples. TEMPUS PHARE CM Project 01198: Implementing of
structural Eurocodes in Romanian civil engineering standards. Edited by D.Lungu, F.Mazzolani and
S.Savidis. Bridgeman Ltd., Timisoara, p.1-60.
Lungu, D., Cornea, C., Demetriu, S., Aldea, A., 1999. Microzonage sismique de la ville de Bucarest, Cinquième
Colloque National, Génie Parasismique et Réponse Dynamique des Ouvrages, Association Française du Génie
Parasismique AFPS, Cachan, 19-21 Oct., p.99-111
MDRAP (2013). P100-1/2013: Cod de proiectare seismică. Partea 1 – Prevederi de proiectare pentru clădiri.
Moinfar, A.A., (1978). The Romania Earthquake of March 1977, Publication No. 77, January 1978 Technical
Research & Standard Bureau, Plan and Budget Organization - IRAN, 62 p
Nakamura, Y., (1989). A Method for Dynamic Characteristics Estimation of Subsurface using Microtremor on the
Ground Surface, Quarterly Report of RTRI, 30:1, 25-33.
Neagu, C., Arion, C., (2012). Dynamic laboratory investigation for soil seismic response, paper 2051. 15th World
Conference of Earthquake Engineering, 24-28 September 2012, Portugal. CD-ROM, 8 pp.
46
Pavel, F., Lungu, D. (2012). Frequency content indicators of strong ground motions, paper no. 2372. In 15th World
Conference of Earthquake Engineering, 24-28 Sept. 2012, Portugal. CD-ROM
Pitilakis, K., Riga, E., Anastasiadis, A., (2012). Design spectra and amplification factors for Eurocode 8, Bulletin
of Earthquake Engineering, 10, 1377-1400
Pitilakis, K., Riga, E., Anastasiadis, A., (2013). New code site classification, amplification factors and normalized
response spectra on a worldwide ground-motion database, Bulletin of Earthquake Engineering, DOI
10.1007/s10518-013-9429-4
Rathje, E.M., Abrahamson, N. and Bray, J.D., (1998). “Simplified Frequency Content Estimates of Earthquake
Ground Motions”, Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 124, No. 2, pp. 150-159
Rey, J., Faccioli, E., Bommer, J., (2002). Derivation of design soil coefficients (S) and response spectral shapes
for Eurocode 8 using the European Strong-Motion Database, Journal of Seismology, 6, 547-555
Romo, M.P., Seed, H.B., (1986). Analitycal modeling of dynaimic soil response in the Mexico earthquake of
September 19, 1985. Proc. – ASCE International conferece of the Mexico earthquake – 1985, Mexico-City,
pp. 148-162
Safak, E., (1988). Discrete –time analysis of seismic site amplification. Journal of Engineering Mechanics, ASCE
1995, 121(7): 801-9
Schnabel, P.B., Lysmer, J., Seed, H.B., (1972). SHAKE: a computer program for earthquake response analysis of
horizontally layered sites, Report EERC 72-12, Earthquake Engineering Research Center, University of
California, Berkeley
Seed, H. B., Idriss, I. M., (1970). Soil moduli and damping factors for dynamic response analyses. Report EERC
70-10, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley.
Seed, H. B., Wong, R. T., Idriss, I. M., Tokimatsu, K., (1986). Moduli and Damping factors for Dynamic Analyses
of Cohesionless Soils. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol. 11 2, No. GTI 1,
November, 1016-1032
Seed, H.B., Ugas, C. and Lysmer, J. (1974). Site-Dependent Spectra for Earthquake-Resistant Design, Earthq.
Engr. Res. Centre, University of California, Berkley, EERC 74-12
Seed, R.B., Dickenson, S.E., Reimer, M.F., Bray, J.D., Sitar, N., Mitchell, J.K., Idriss, I.M., Kayer, R.E., Kropp,
A., Harder, L.F., Power, M.S., (1990). Preliminary report on the principal geotechnical aspects of the October
17, 1989 Loma Prieta earthquake, Report UCB/EERC-90/05, Earthquake Engineering Research Center,
University of California, Berkeley, 137pp.
SEIKEN Inc., (2003). Technical Documentation of traixial testing apparatus (Pneumatic Cyclic Test, Static Strain
Test) Model No. DTC-367
Smerzini, C., Paolucci, R., (2013). SIMBAD: a database with Selected Input Motions for displacement – Based
Assessment and Design – 3rd release. Research Project DPC - RELUIS 2010-2013. Department of Structural
Engineering. Politecnico di Milano, ITALY
Stoicescu, N., (1961). Repertoriul bibliografic al monumentelor feudale din București, Editura Academiei
Republicii Populare Române, 363 p.
Stone, W.C., Yokel, F.Y., Celebi, M., Hanks, T. și Leyendecker, E.V., (1987). Engineering aspects of the
September 19, 1985 Mexico earthquake, NBS Building Science Series 165, National Bureau of Standards,
Washington, D.C., 207 pp.
Văcăreanu, R., Kato, H., (2007). Goals and Activities of the JICA Technical Cooperation Project on Reduction of
Seismic Risk in Romania, ISSRR2007 International Symposium on Seismic Risk Reduction. The JICA
Technical Cooperation Project in Romania, Bucharest, paper no. 01, 12 pp.
Văcăreanu, R., Mărmureanu, Gh., Pavel, F., Neagu, C., Cioflan, C.A., Aldea, A., (2014). Analysis of soil factor S using
strong ground motions from Vrancea subcrustal seismic source. Romanian Reports in Physics, Vol.66, No. 3
Vucetic, M., and Dobry, R., (1991) „Effect of soils plasticity on cyclic response”, Journal of Goetechnical
Engineering, ASCE, 117 (1), pp. 898-907
Wald, D. J., Allen, T. I., (2007). Topographic slope as a proxy for seismic site conditions and amplification, Bull.,
Seism. Soc. Am, Vol. 97, No. 5, 1379-1395
Wald, D. J., Earle, P. S., Quitoriano, V., (2004). Topographic Slope as a Proxy for Seismic Site Correction and
Amplification, EOS. Trans. AGU, 85(47), F1424
