Modeling of Seismic Motion Time Histories with Time-Variable Predominant Frequencies
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-6-129-134Keywords:
ensemble of acceleration time histories, unsteady random process, seismic motion frequency spectrum, Tohoku earthquakeAbstract
Seismic motions occurring at sites with soft soils and located hundreds of kilometers away from the earthquake focus can be long-lasting and show changes in the frequency spectrum. Although these motions are characterized by low values of peak ground accelerations, they can lead to resonance vibration of buildings and structures. An especially dangerous situation occurs when the seismic load frequencies decrease simultaneously with the natural frequencies of the structure that is damaged during the earthquake. For designing buildings and structures, and for carrying out probabilistic assessment of seismic risk taking into account the changes in time of the seismic load spectrum, an ensemble of seismic motion time histories is required. The article presents a method for modeling unsteady random processes with a variable predominant frequency in the Simulink software system environment.
References
1. Павленко О.В. Сейсмические волны в грунтовых слоях: нелинейное поведение грунта при сильных землетрясениях последних лет. М.: Научный мир, 2009.
2. Позняк Е.В., Радин В.П., Новикова О.В. Частотно-временной анализ акселерограмм природных землетрясений // Вестник МЭИ. 2019. № 5. С. 135—141.
3. Позняк Е.В., Радин В.П., Новикова О.В. Реакция модели здания со снижением жесткости на длиннопериодные сейсмические воздействия // Вестник МЭИ. 2019. № 6. С. 124-130.
4. Bolotin V.V. Statistical Theory of the Aseismic Design of Structures // Proc. Second World Conf. Earthquake Eng. 1960. V. 2. Pp. 1365—1374.
5.Болотин В.В. Статистическое моделирование в расчетах на сейсмостойкость // Строительная механика и расчет сооружений. 1981. № 1. C. 60—64.
6.Bolotin V.V. Seismic Risk Assessment for Structures with the Monte Carlo Simulation // Probabilistic Eng. Mechanics. 1993. V. 8. No. 3—4. Pр. 169—177.
7.Болотин В.В., Радин В.П., Чирков В.П. Применение метода статистического моделирования для оценки сейсмического риска конструкций // Известия РАН. Серия «Механика твердого тела». 1997. № 6. С. 168—175.
8.Болотин В.В., Чирков В.П., Радин В.П., Трифонов О.В. Развитие нелинейных моделей для анализа динамической реакции, повреждения и разрушения конструкций при экстремальных воздействиях // Известия вузов. Серия «Строительство». 2005. № 3. С. 4—11.
9.Котельников В.С., Панасенко Н.Н., Синельщиков А.В. Разработка модели землетрясений в расчетном анализе сейсмостойкости подъемных сооружений // Безопасность труда в промышленности. 2007. № 9. С. 42—46.
10.Li J., Chen J.B., Sun W.L., Peng Y.B. Advances of the Probability Density Evolution Method for Nonlinear Stochastic System // Probabilistic Eng. Mechanics. 2012. V. 28. Pp. 132—42.
11.Li J. Probability Density Evolution Method: Background, Significance and Recent Developments // Probabilistic Eng. Mechanics. 2015. V. 44. Pp. 111—117.
12. Дьяконов В.П. Simulink 5/6/7: Самоучитель. М.: ДМК-Пресс, 2009.
---
Для цитирования: Радин В.П., Чирков В.П., Позняк Е.В., Новикова О.В. Моделирование акселерограмм сейсмических воздействий с переменными во времени несущими частотами // Вестник МЭИ. 2020. № 6. С. 129—134. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-6-129-134
#
1. Pavlenko O.V. Seysmicheskie Volny v Gruntovykh Sloyakh: Nelineynoe Povedenie Grunta pri Sil'nykh Zemletryaseniyakh Poslednikh Let. M.: Nauchnyy Mir, 2009. (in Russian).
2. Poznyak E.V., Radin V.P., Novikova O.V. Chastotno-vremennoy Analiz Akselerogramm Prirodnykh Zemletryaseniy. Vestnik MEI. 2019;5:135—141. (in Russian).
3. Poznyak E.V., Radin V.P., Novikova O.V. Reaktsiya Modeli Zdaniya so Snizheniem Zhestkosti na Dlinnoperiodnye Seysmicheskie Vozdeystviya. Vestnik MEI. 2019;6:124-130. (in Russian).
4. Bolotin V.V. Statistical Theory of the Aseismic Design of Structures. Proc. Second World Conf. Earthquake Eng. 1960;2:1365—1374.
5.Bolotin V.V. Statisticheskoe Modelirovanie v Raschetakh na Seysmostoykost'. Stroitel'naya Mekhanika i Raschet Sooruzheniy. 1981;1:60—64. (in Russian).
6.Bolotin V.V. Seismic Risk Assessment for Structures with the Monte Carlo Simulation. Probabilistic Eng. Mechanics. 1993;8; 3—4:169—177.
7.Bolotin V.V., Radin V.P., Chirkov V.P. Primenenie Metoda Statisticheskogo Modelirovaniya dlya Otsenki Seysmicheskogo Riska Konstruktsiy. Izvestiya RAN. Seriya «Mekhanika Tverdogo Tela». 1997;6:168—175. (in Russian).
8.Bolotin V.V., Chirkov V.P., Radin V.P., Trifonov O.V. Razvitie Nelineynykh Modeley dlya Analiza Dinamicheskoy Reaktsii, Povrezhdeniya i Razrusheniya Konstruktsiy pri Ekstremal'nykh Vozdeystviyakh. Izvestiya Vuzov. Seriya «Stroitel'stvo». 2005;3:4—11. (in Russian).
9.Kotel'nikov V.S., Panasenko N.N., Sinel'shchikov A.V. Razrabotka Modeli Zemletryaseniy v Raschetnom Analize Seysmostoykosti Pod'emnykh Sooruzheniy. Bezopasnost' Truda v Promyshlennosti. 2007;9:42—46. (in Russian).
10.Li J., Chen J.B., Sun W.L., Peng Y.B. Advances of the Probability Density Evolution Method for Nonlinear Stochastic System. Probabilistic Eng. Mechanics. 2012;28:132—42.
11.Li J. Probability Density Evolution Method: Background, Significance and Recent Developments. Probabilistic Eng. Mechanics. 2015;44:111—117.
12. D'yakonov V.P. Simulink 5/6/7: Samouchitel'. M.: DMK-Press, 2009. (in Russian).
---
For citation: Radin V.P., Chirkov V.P., Poznyak E.V., Novikova O.V. Modeling of Seismic Motion Time Histories with Time-Variable Predominant Frequencies. Bulletin of MPEI. 2020;6:129—134. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-6-129-134.
2. Позняк Е.В., Радин В.П., Новикова О.В. Частотно-временной анализ акселерограмм природных землетрясений // Вестник МЭИ. 2019. № 5. С. 135—141.
3. Позняк Е.В., Радин В.П., Новикова О.В. Реакция модели здания со снижением жесткости на длиннопериодные сейсмические воздействия // Вестник МЭИ. 2019. № 6. С. 124-130.
4. Bolotin V.V. Statistical Theory of the Aseismic Design of Structures // Proc. Second World Conf. Earthquake Eng. 1960. V. 2. Pp. 1365—1374.
5.Болотин В.В. Статистическое моделирование в расчетах на сейсмостойкость // Строительная механика и расчет сооружений. 1981. № 1. C. 60—64.
6.Bolotin V.V. Seismic Risk Assessment for Structures with the Monte Carlo Simulation // Probabilistic Eng. Mechanics. 1993. V. 8. No. 3—4. Pр. 169—177.
7.Болотин В.В., Радин В.П., Чирков В.П. Применение метода статистического моделирования для оценки сейсмического риска конструкций // Известия РАН. Серия «Механика твердого тела». 1997. № 6. С. 168—175.
8.Болотин В.В., Чирков В.П., Радин В.П., Трифонов О.В. Развитие нелинейных моделей для анализа динамической реакции, повреждения и разрушения конструкций при экстремальных воздействиях // Известия вузов. Серия «Строительство». 2005. № 3. С. 4—11.
9.Котельников В.С., Панасенко Н.Н., Синельщиков А.В. Разработка модели землетрясений в расчетном анализе сейсмостойкости подъемных сооружений // Безопасность труда в промышленности. 2007. № 9. С. 42—46.
10.Li J., Chen J.B., Sun W.L., Peng Y.B. Advances of the Probability Density Evolution Method for Nonlinear Stochastic System // Probabilistic Eng. Mechanics. 2012. V. 28. Pp. 132—42.
11.Li J. Probability Density Evolution Method: Background, Significance and Recent Developments // Probabilistic Eng. Mechanics. 2015. V. 44. Pp. 111—117.
12. Дьяконов В.П. Simulink 5/6/7: Самоучитель. М.: ДМК-Пресс, 2009.
---
Для цитирования: Радин В.П., Чирков В.П., Позняк Е.В., Новикова О.В. Моделирование акселерограмм сейсмических воздействий с переменными во времени несущими частотами // Вестник МЭИ. 2020. № 6. С. 129—134. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-6-129-134
#
1. Pavlenko O.V. Seysmicheskie Volny v Gruntovykh Sloyakh: Nelineynoe Povedenie Grunta pri Sil'nykh Zemletryaseniyakh Poslednikh Let. M.: Nauchnyy Mir, 2009. (in Russian).
2. Poznyak E.V., Radin V.P., Novikova O.V. Chastotno-vremennoy Analiz Akselerogramm Prirodnykh Zemletryaseniy. Vestnik MEI. 2019;5:135—141. (in Russian).
3. Poznyak E.V., Radin V.P., Novikova O.V. Reaktsiya Modeli Zdaniya so Snizheniem Zhestkosti na Dlinnoperiodnye Seysmicheskie Vozdeystviya. Vestnik MEI. 2019;6:124-130. (in Russian).
4. Bolotin V.V. Statistical Theory of the Aseismic Design of Structures. Proc. Second World Conf. Earthquake Eng. 1960;2:1365—1374.
5.Bolotin V.V. Statisticheskoe Modelirovanie v Raschetakh na Seysmostoykost'. Stroitel'naya Mekhanika i Raschet Sooruzheniy. 1981;1:60—64. (in Russian).
6.Bolotin V.V. Seismic Risk Assessment for Structures with the Monte Carlo Simulation. Probabilistic Eng. Mechanics. 1993;8; 3—4:169—177.
7.Bolotin V.V., Radin V.P., Chirkov V.P. Primenenie Metoda Statisticheskogo Modelirovaniya dlya Otsenki Seysmicheskogo Riska Konstruktsiy. Izvestiya RAN. Seriya «Mekhanika Tverdogo Tela». 1997;6:168—175. (in Russian).
8.Bolotin V.V., Chirkov V.P., Radin V.P., Trifonov O.V. Razvitie Nelineynykh Modeley dlya Analiza Dinamicheskoy Reaktsii, Povrezhdeniya i Razrusheniya Konstruktsiy pri Ekstremal'nykh Vozdeystviyakh. Izvestiya Vuzov. Seriya «Stroitel'stvo». 2005;3:4—11. (in Russian).
9.Kotel'nikov V.S., Panasenko N.N., Sinel'shchikov A.V. Razrabotka Modeli Zemletryaseniy v Raschetnom Analize Seysmostoykosti Pod'emnykh Sooruzheniy. Bezopasnost' Truda v Promyshlennosti. 2007;9:42—46. (in Russian).
10.Li J., Chen J.B., Sun W.L., Peng Y.B. Advances of the Probability Density Evolution Method for Nonlinear Stochastic System. Probabilistic Eng. Mechanics. 2012;28:132—42.
11.Li J. Probability Density Evolution Method: Background, Significance and Recent Developments. Probabilistic Eng. Mechanics. 2015;44:111—117.
12. D'yakonov V.P. Simulink 5/6/7: Samouchitel'. M.: DMK-Press, 2009. (in Russian).
---
For citation: Radin V.P., Chirkov V.P., Poznyak E.V., Novikova O.V. Modeling of Seismic Motion Time Histories with Time-Variable Predominant Frequencies. Bulletin of MPEI. 2020;6:129—134. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-6-129-134.
Downloads
Published
2020-02-21
Issue
Section
Mathematical Modeling, Numerical Methods and Program Complexe (05.13.18)
